静音革命:消减汽车设计中的噪声、振动与声振粗糙度(NVH)
在降低汽车噪声、振动与声振粗糙度(NVH)的多项策略中,材料选择对于实现更安静与舒适的驾乘体验至关重要。随着全球电动出行(e-mobility)的迅猛发展,这一点尤为重要。电动汽车(EV)较传统内燃机车型(ICE)噪音更低,因此任何轻微的异响与震动都更易被乘客感知。恩骅力(Envalior)提供多种专为降低NVH设计的定制材料解决方案,包括优化声阻尼性能的EcoPAXX®、Fortii®和Akulon®材料系列。
降低车辆NVH的战略方法
每种材料具有独特的阻尼行为,即其吸收冲击和声波以防止车辆结构性和空气传播噪声的能力。该性能受吸湿性、刚度和阻尼性能等因素影响。当然,这种阻尼行为需要与其他设计要素相平衡,例如轻量化、材料耐久性和水解稳定性。因此,材料选择的战略方法有助于实现从噪音大、乘坐体验不佳到平稳、舒适体验的转变,助力整车制造商满足现代消费者对舒适性的需求。
NVH理解以及不同频率范围的影响:
- 振动通常发生在低于100赫兹(Hz)的低频范围内,可通过方向盘或车门板等接触部位被物理感知。
- 苛性代表中等频率范围,约为10 Hz至数百Hz,会产生对人耳特别刺耳的不愉快声音。
- 噪声作用于较高频率范围,覆盖人类听觉范围(最高约20 kHz)。
哪些材料性能影响NVH表现?
标准塑料本身对振动的阻尼效果远优于钢或铝等金属,并且有三个关键因素可以调节以优化NVH性能。首先,刚度决定振动在组件中的传播难易度。刚性更高的材料能够更好地抵抗振动,但也可能更容易传递振动。通过设计和/或材料的刚度调整,会导致不同的共振行为。其次,阻尼能力衡量材料吸收振动能量(而非传导)的效果。第三,重量影响组件的固有振动频率,较轻部件在更高频率下振动,较重部件则在低频下振动。
噪声、振动与苛性(NVH)的主要影响包括:
- 驾驶体验不佳
- 驾驶员疲劳与分心增加
- 车辆品质感下降
- 部件疲劳和失效
温度与湿度:环境挑战
材料性能并非在所有工况下都恒定不变。诸如PA6、PA66、PPA和PA410等聚酰胺会吸收水分,从而影响阻尼性能和刚度。这一点尤为重要,因为环境车辆内部条件可能存在显著的差异。内部部件的工作温度范围从室温到 60-70°C,悬挂系统最高可达 110°C,而齿轮和泵壳体的温度则更高。由于这种变化性,不存在一种适用于所有条件的通用解决方案;材料必须基于具体应用需求进行选择。这也是我们专注 NVH 产品组合设计思路的核心。我们的专用 NVH 材料,在更广泛的温度范围内,能够提供显著高于常规材料的阻尼性能,对上述挑战不敏感。
为您的应用寻找合适的 NVH 优化材料
在 NVH 领域,汽车设计工程师需要能够有效吸收振动,并同时具备结构强度和其他机械性能的材料。为此,我们开发了一系列专用高阻尼等级材料,旨在实现优化的 NVH 性能。
例如,Akulon® GA-XLG0 能为低温区间的内部部件提供增强的声学阻尼性能。EcoPaXX® Q-KXG10 可针对悬挂系统等中温应用实现卓越 NVH 控制。ForTii® NMX33 适用于最高温度环境,如齿轮和泵壳体,并能在有调节和干燥状态下保持优异性能。
从概念到生产:全方位开发支持
为每个零部件选择合适的材料,仅仅是实现出色NVH(噪声、振动与声振粗糙度)管理的起点。我们在开发流程的每个阶段为汽车制造商提供支持,从初步概念到量产阶段。这包括为您的材料选择提供指导,协助评估金属转塑料件的转换成本,开展先进仿真以预测性能,并制作样件以便早期测试。此外,我们可协作进行失效模式和影响分析(FMEA),以识别潜在设计风险。
恩骅力端到端的开发支持涵盖:
- 概念开发
- 详细工程设计
- 性能分析与评估
- 工艺改进与优化
- 零部件及系统验证
您的NVH制胜路线图
汽车行业的“静音革命”才刚刚开始。随着电动汽车(EV)逐步进入主流市场,以及自动驾驶将汽车转变为“第三空间”——更像客厅而非交通工具——消费者对于产品静谧性和品质的期望日益提升。前瞻性制造商正积极应对这一转变。认识到未来汽车的各个部件都必须实现极致静音性能。战略性材料选择与一次成型设计(first-time-right design)理念已成为引领这一变革的汽车制造商的关键。率先采取行动的企业,将有机会逐步定义汽车舒适性与精致感的新标准——每一个零部件都不例外。
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