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汽车改装的隔音性由哪部分决定

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汽车改装的隔音性由哪部分决定

发布日期:2018-10-13 作者: 点击:


原车的隔音性由哪部分决定


        汽车上的声音主要有两个传递途径,结构传播(Structure Borne)和空气传播(Air Borne),下图中红色的就是结构传播噪声,是结构受外力而产生的噪声,蓝色是空气传播噪声,是噪声源通过空气辐射出来的噪声。


在轿车上,噪声在低频段主要是结构传播噪声,在高频段主要是空气传播噪声。


结构传播噪声

        首先是结构传播噪声,车上的各种激励源,比如轮胎、路面、发动机、传动系统、风扇、各种泵所产生的动态作用力会直接或间接的传到车身,引起车身振动,并通过结构辐射到车内,被乘客感知到。这些噪声被称为结构传播噪声,对于轿车,频率一般在几百赫兹之下。

        控制结构传播噪声的一个重要指标是声学灵敏度(P/F),表明了物体将外力转化为声能的能力。一个典型的例子就是大钟,敲一下绕梁三日,它的声学灵敏度就很高。而对于汽车,我们当然希望声学灵敏度越低越好。


通常的测量方法与敲钟类似,在车身与底盘连接处施加力(力锤),测量乘员耳朵处的声学响应,将所得的响应除以力就是P/F,通常轿车的P/F在50~60dB之间。


        车身的声学灵敏度可以分解成两项,P/V和V/F,前者表示车身振动转化成耳朵位置噪声的能力,后者表示车身结构振动传递函数。他们都与质量、刚度和阻尼相关。

轿车车身上有很多薄钢板,在激励力的作用下会产生强迫振动响应。振动速度V与激励力F的比值通常被称为响应的传递函数。波峰的频率就是系统的固有模态频率。因此增加车身的刚度、质量和阻尼都有利于降低V/F。


        同时,空气作为弹性体在车身内所形成的空腔也会有许多振动模态或声腔模态。如果车身板模态与声腔的模态耦合,就会有比较明显的噪声,比如低频时的轰鸣声(Boom)。这个有点像敲鼓,鼓面的振动与内部空腔模态耦合,鼓就会敲的比较响。对于车身,就需要尽量避免板模态与声腔模态耦合从而降低这些噪声。


        声腔与结构振动模态的强耦合随着频率升高而减弱,随着频率增加,每块板基本上是局部单独作用,通常用板的声辐射系数来评价。板结构的声辐射是经典声学问题,均匀平板受垂向激励振动,在结构中产生弯曲弹性波向四周扩散,在几千赫兹以下,板中弯曲波的波速远小于空气中声波的波速,然而板中弯曲波的波速随频率升高到某个临界频率点之后就超过声波波速了,这个临界频率点称为吻合频率。超过吻合频率,板中弯曲波的波速开始大于平面声波波速,成为快波与声波紧密耦合。平板振动的声辐射系数大大提高。

均匀平板的吻合频率可以通过下面这个公式估计:

        通过这个公式可以看出,吻合频率基本上只与板厚有关。但是这只是均匀平板,实际汽车零件为了增强结构刚度往往采用增加加强筋等方法提高结构刚度,改善声辐射能力。


        另一个措施就是在结构板上加阻尼,衰减振动能量,从而降低车内噪声。常见的阻尼垫有沥青垫、丁基橡胶垫等等。上图那些深色的就是阻尼垫。

通过前面提到的板辐射特性,可以把结构振动和结构噪声定量的结合起来,减少车身结构传播噪声的有效方法是控制那些声辐射效率高的结构板的振动,而不是把所有板的振动都减低。像下图这种贴满阻尼垫的“改装”,即费钱又费油。

空气传播噪声

        车身的钣金是阻断车外噪声传入车内的第一道防线,板隔声的过程是噪声从一侧入射激起振动,结构振动辐射噪声到板的另一侧。衡量隔声性能主要用声传递损失STL(Sound Transmission Loss ),即入射声功率与透射声功率比值的对数。

        提高隔声性能,一般要减少入射声与板振动的耦合,抑制结构振动,减少结构振动引起的声辐射。


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