什么是噪声、振动以及声振粗糙度 (NVH)?
噪声、振动和声振粗糙度(通常缩写为“NVH”)是对机械噪声和振动进行测量和控制的相关概念。NVH 主要适用于乘用车,如轿车和卡车,这些车辆类型的噪声和振动是影响用户舒适度的关键因素。

NVH 为何重要?
噪声和振动是乘客车内体验的重要相关因素。NVH 优化能帮助汽车制造商减少不必要的声音和感受(如响亮的轰鸣声和刺耳的隆隆声),同时放大令人愉悦的声音(如跑车或摩托车引擎发出的低吼声)。电动汽车面临不同的动力传动系统和轻量化要求,因而也有自身独特的挑战。
因此,对乘用车进行适当的 NVH 管理十分关键。这能提高车辆的舒适度和安全性,提升使用者能够感知的车辆品质,并使品牌在竞争中脱颖而出。
什么是噪声?
机械运转时发出的声音被称为噪声,这是一种客观的物理量,涵盖可听频率范围,通常以赫兹 (Hz) 为单位进行测量。问题频段通常集中在几十赫兹到几千赫兹(通常为 20 到 5000 赫兹,有时甚至更高)。噪声主要通过空气传递给乘客(空气传播)。
什么是振动?
人们在机械运转过程中感受到的机械振荡被称为振动,影响最大的频段通常在几赫兹到几百赫兹之间(大多数情况下是 1 到 200 赫兹之间)。振动主要通过结构传递到乘客身上(固体传播)。
什么是声振粗糙度?
声振粗糙度是噪声和振动共同作用下的主观感受。这种感受通常通过用户试验进行评估。但对不同的用户来说,并非所有的噪声和振动都同样令人不适。

车辆 NVH 的来源
车辆中的 NVH 来源分为三类:空气动力学类、机械类和电气类。
- 空气动力学类:由风、气流与车身的摩擦以及暖通空调系统产生。包括气流振动以及啸叫、哨声和嗡嗡声,既涵盖了单频噪声,也包括宽带噪声。
- 机械类:由动力传动系统的运行、制动的摩擦以及轮胎的摩擦产生。其中包括道路噪声和振动、燃烧噪声、齿轮啸叫等,既有单频噪声,也有宽带噪声。
- 电气类:由交流发电机、电动汽车电机和电动汽车逆变器产生。常为高频啸叫和单频噪声。

如何优化 NVH
针对通过空气传播的噪声,人们主要通过密封、吸声和隔声等措施来解决;对振动板件进行阻尼处理也可以降低声辐射,从而间接减少空气噪声。由固体传播的振动(如由方向盘、地板或座椅传递的振动)可通过结构内的隔振(支架/衬套)和阻尼处理来解决。
阻尼处理
在 NVH 和汽车材料中,阻尼通过将振动的能量转化为热能来减少机械振动。
粘弹性材料既有弹性(具有弹力),又有粘滞性(流体状)。当施加缓慢的物理力时,它们的分子会像流体一样发生相互间的移动,产生摩擦,从而将物理能量以热能的形式耗散掉。这使得它们具有很高的损耗系数,或者说能够将物理力转化为热能,从而吸收振动,避免让振动传递到车辆的其他部分。
隔振与阻尼处理
隔振和阻尼处理是两个不同的概念。隔振是通过弹簧、橡胶或热塑性弹性体(TPE)支架等部件使力源与结构分离,从而减少力的传递,并通过刚度和几何形状对效果进行调节。部分隔振材料具有粘弹性,可以增加有效的阻尼效果。另一方面,阻尼将振动能量转化为粘弹性材料或约束层阻尼 (CLD) 贴片内部的热量,减少共振和结构板件的声辐射。
粘弹性聚合物,包括弹性体和热塑性弹性体,在 NVH 阻尼处理中应用最为广泛,既可用于隔振部件,也可用于阻尼材料。欢迎在下方了解可乐丽高损耗系数材料的更多信息。

优化处理
NVH 优化首先需要通过客观方法(麦克风、加速度计、测功机等)和主观方法(用户声振粗糙度体验测试)进行测量。工程师通过声学建模和实际测试相结合的方式,选择合适的设计和材料来控制 NVH 问题。
交通出行领域的低 NVH 设计模式
汽车设计的关键要素是采用内生阻尼特性的弹性材料制成的隔振系统。常见的隔振器包括变速箱支架和衬套、电机支架和衬套、电池隔振层以及仪表板/控制台隔振器。

对于其他部件,可根据功能对其进行阻尼处理或隔振处理。暖通空调系统压缩机的底座和管路主要依靠弹性体支架进行隔振,同时,它们的粘弹性也提供了一定的辅助阻尼作用。内部的防异响垫片起到真正的阻尼元件作用,可以抑制摩擦引起的噪声和微小振动。另一方面,轮胎/道路噪声的隔绝主要起到吸收及阻隔系统的作用,而非阻尼的效果。对内饰板和衬垫进行有效的阻尼处理尤为重要,因为它们的振动异响通常是车辆运行过程中最响亮、离用户最近的噪声之一。

选择适用于交通出行 NVH 处理的弹性体和热塑性弹性体
弹性体和热塑性弹性体 (TPE)是高度可定制的,几乎适用于所有 NVH 阻尼应用,包括隔振系统和一般阻尼。
- 硬度:应用所需的硬度是需要考量的因素。从非常柔软的热塑性弹性体凝胶到坚硬耐用的塑料,我们可从丰富的硬度种类中进行选择。
- 阻尼功能:应优先考虑阻尼功能(更高的损耗系数)和弹性等关键机械性能,并确定应用所需的温度和频率。
- 密度:如果重量是需要考虑的因素,则优先选择低密度、高阻尼特性的材料。
- 疲劳和裂纹扩展:对于使用寿命长的部件,反复受压或受力的部分应使用具有抗疲劳和抗裂纹扩展性能的材料。
- 耐化学性和耐油性:需要确定材料将接触什么样的环境,特别是当材料被用于动力传动隔振系统时。
- 加工:在比较可重塑热塑性弹性体与传统热固性橡胶时,应考虑加工性能、轻量化和可回收性。
- 相容性:在注塑成型、包覆成型、粘合或使用聚合物粘合剂时,应确认材料与基材的相容性。考虑在模制零件、层压板、薄膜或压敏胶粘剂中使用时,应检查形状的相容性。
用于降低噪声、振动和声振粗糙度的材料
弹性体(包括橡胶和聚氨酯)主要通过调节刚度来减少力的传递,从而提供隔振作用,同时其内生的粘弹性也可以提供辅助的阻尼功效。聚氯乙烯因其密度和柔韧性,常被用作隔音屏障或隔声材料,而非主要的阻尼介质。
相比之下,专门为阻尼功效配制的粘弹性聚合物,如用于专用阻尼片和约束层阻尼 (CLD) 系统的粘弹性聚合物,是减少结构振动和声辐射噪声最有效的材料之一。
可乐丽的热塑性弹性体和弹性体
粘弹性聚合物结合了橡胶和塑料的特性,这种材料经久耐用、非常易于加工,可在跨度较大的温度范围内保持有效性,且在能量的吸收和耗散方面表现出色。
HYBRAR™(具有乙烯支化结构的氢化苯乙烯类热塑性弹性体)
可乐丽的特色产品HYBRAR™是一种独特的嵌段共聚物,可在跨度较大的温度范围内提供出色的降噪减振阻尼效果。HYBRAR™ 还是具有优秀阻尼性能的柔性化合物的关键成分。此外,它还可以作为汽车塑料(如 ABS 和 PBT)的改性剂,提供减振性能,改善交通出行工具内饰的 NVH(噪声、振动和声振粗糙度)。

SEPTON™(氢化苯乙烯类热塑性弹性体)
可乐丽的苯乙烯嵌段共聚物——SEPTON™系列具有弹性高、机械性能优异、耐热性高、低温性能良好以及耐化学性和耐候性良好的特征。作为一种安全、耐用且易于加工的热塑性弹性体,它具有类似橡胶的弹性,是汽车材料中慢速硫化橡胶的理想替代品。

KURARAY LIQUID RUBBER
针对橡胶基减振应用,可乐丽提供KURARAY LIQUID RUBBER这一产品。这是一种柔性增塑剂及增粘剂,可结合基础橡胶进行共硫化处理。KURARAY LIQUID RUBBER可减少混合时间和能源消耗,提高耐久性,并有多种品级可供选择,可适用于丰富的应用。如需具有优异阻尼性能的橡胶,请咨询我们的液态苯乙烯-丁二烯橡胶 (L-SBR)产品。

功能和优点
- 热塑性弹性体和橡胶基选项
- 强大的降噪与减振性能
- 优异的耐热性和耐候性
- 更好的加工性能
应用
- 汽车行业
- 交通出行:铁路、船舶和航空
- 工业与建筑
- 电子产品
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