為什麼很多汽車工程師都說「NVH 是玄學」?

看過很多人講,也和很多工程師聊天過程中看到他們講「汽車 NVH 其實是玄學」,這個玄學到底玄在什麼地方?

補充說明:NVH 是什麼?雜訊、振動與聲振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)的英文縮寫。這是衡量汽車製造質量的一個綜合性問題,它給汽車用戶的感受是最直接和最表面的。車輛的NVH問題是國際汽車業各大整車製造企業和零部件企業關注的問題之一。有統計資料顯示,整車約有1/3的故障問題是和車輛的NVH問題有關係,而各大公司有近20%的研發費用消耗在解決車輛的NVH問題上。

補充內容來自百度百科。


講幾個段子,你們感受下
1,某車型試駕時,前面一切順利,直到第二排的乘客下去,坐在第三排的x總發現一個嚴重的問題:空著的第二排座椅很抖。眾領導體驗後紛紛表示這是一個嚴重的NVH問題。工程師各種分析測試找原因和解決方案不表,兩個月後,無解。只好再次試駕評審,大老闆Y總親自出馬,感受一下後覺得抖是有點抖,但也沒那麼嚴重,問題關閉。

2,A工的鄰居買了一輛我司的新車,開起來很貼心。某日路遇A工,大大的表揚了一下,尤其是稱讚了一下「太安靜了」,A工微微一笑,指出此車在3000轉,60km/h的工況下會有異響。鄰居回去一試果然如此,此後越聽越難以忍受,退車了事。

3,我司NVH專家某次搭我的車回家,下車時對我指出排氣管銹穿,左前門密封條破了,輪胎需要做動平衡,門鉸鏈得上油等等問題,檢查後果然如此。

4,做某混動項目的H工最大的挑戰是純電動模式下油箱內油液晃動的噪音,不同液面高度還有不同的噪音。H工常常哀嘆沒有發動機之後,什麼雜七雜八的聲音都清晰可見了。

5,有一次接到投訴,車子在怠速時抖動大。去投訴的客戶那裡卻無法再現。仔細詢問得知,每天上下班堵在橋上時最明顯。後來跟客戶一起開了一天,向客戶解釋,不是車在抖,是橋在抖啊啊啊。

待續


為什麼說NVH是玄學,因為難搞啊!!!

包括雜訊、振動、聲震粗糙度三個方面,每一項都不是省油的燈啊!!!

如果你是一個NVH工程師,經常會有如下的對話。

某領導:P工,我們的客戶反映在高速上行車速度在70~90之間的時候,方向盤產生較高頻率的振動,客戶對此非常不滿意,嚷嚷著要退車,你分析以下原因,然後出一個整改方案……
P工:……

某領導:P工,我們的客戶反映我們的車在顛簸路況下,車身左前下方會產生「咔嗒咔嗒」的打鐵聲,客戶覺得該車有嚴重質量問題,嚷嚷著要退車,你分析以下雜訊源在哪裡,然後拿出一個整改方案來……
P工:……

某領導:P工,我們的客戶反映,我公司XXX型號的車型駕駛室隔音性能不好,高速行駛時產生的風雜訊嚴重影響車內乘員體驗,客戶對此非常抱怨,你組織相關人員分析以下,拿出一個整改方案來……
P工:……

NVH為什麼難搞,因為,乘員感受到的,車輛存在的問題往往非常直觀,比如方向盤抖動、地板「發麻」(我司NVH工程師語),車內雜訊大等,是顯性的,外露的。但是導致這些問題的原因往往隱藏得比較深,比如方向盤抖動,很可能查來查去,是輪胎的問題;商用車駕駛室、保險杠抖動,有可能是傳動軸沒做動平衡。導致這些問題的原因是隱性的,就算是專業知識積累過硬,實戰經驗豐富的工程師,也要經過各種測試,驗證,排查才能最終確定原因。

所以,所謂玄學,就玄在問題根源的探究上,導致NVH問題的原因可能是一個點,但大多數情況是非常複雜的機理造成的。結果好點的最後問題原因找到並並解決了;結果差點的,這個車解決了,下個車又出現,而且用解決上個車的方法解決不了這個車的問題,讓你欲哭無淚。我司某車型行車過程中會出現一種「哨鳴」的雜訊,搗鼓了這麼多年也沒弄明白,囧。


我是自己看到這個問題跑過來答的。
利益相關:北美研究生NVH方向畢業,自己和女友是吃這口飯的。我已經當逃兵跑去搞重型機械了,她還在某供應商堅持,周圍好多三大的。
手機碼字, 因為這就是玄學: 在NVH工程師眼中沒有好車。
首先,最簡單的噪音控制,降低雜訊最簡單的辦法就是加厚吸聲層隔聲層,可這都是要重量的現在油耗控制這麼嚴,增加重量等於要命。相對而言,豪車稍微好對付一點,因為人家不太怕增重。某廉價車同樣大小的部件只有寶馬的一半不到的重量。在不考慮異響的普通情況而言,重=好。

這還是相對科學的(如果不考慮縫隙啊什麼的)。不科學的各種特定情況的異響振動簡直就是噩夢。有同學聽異響都快神經衰弱了。

找到了現象還要繼續找振動源,這玩意找不找的到純屬人品,經常貼一堆振動感測器什麼都沒測到然後基本靠猜,然後就開始了換個部件試試的過程~~運氣好換對了,萬事大吉,運氣不好,呵呵~~

經常有新車投產前突然發現個什麼問題,然後加班處理,修好了這個,那個問題又出來了,按下葫蘆起了瓢是常有的。

還有的問題是特定情況,比如某特定溫度加速度,或者某速度加某地的公路~~
風噪陸噪胎噪,聽說特斯拉的更苦逼,沒了發動機,其他的雜訊都出來了……

洒家現在去做重型機械了。七十多分貝,毛毛雨啊。

最後,音效卡,音箱,耳機不都是玄學嗎~~


只有贊同無人評論。果然還是寫的太乾巴巴了。
補充點吧。
NVH原理還是機械波。
無論是振動在固體中的複雜橫波+縱波傳遞還是聲波。都只有三個重點。
源頭。傳遞介質。接收點。
無論何種減振降噪方案。也都只能從這三方面入手。nvh源頭除了發動機還有路噪胎噪。當然電動汽車少了發動機之後路噪胎噪就會變成最突出的問題。不要小看路噪。1mm的起伏在行駛中人體的感知都是非常明顯的。胎噪可以進一步校調,這方面我僅限於書本就不清楚了。
對於傳遞介質,聲學中估計最突出應用就是音響布置以及音樂廳設計。話說考試複習聲學相關點進去一個HIFI論壇,家庭音響設計布置知識應有盡有,只能說還是發燒友會玩。說回汽車,車廂一般都會填充消音(吸音)海綿,振動方面就更為複雜,發動機的布置,空氣彈簧(參見ZF的產品),懸架,想簡單的以數學模型來描述機械波的傳遞基本不可能。雖然振動說到底就是彈簧阻尼的各種組合,但是當整個系統複雜度上去之後,難度數量級就會暴漲。

一般彈簧阻尼振子系統,描述的方式都是激勵+響應模式,比如多大的力引起振子響應位移(或者加速度),串聯並聯各種多振子系統也都能用數學建模表示。但是涉及到汽車就會產生一個問題,發動機的實時衝擊力是無法測量的,所以激勵+響應模式並不能成立。在此之上發展出各種間接測量方法都是基於傳統的激勵響應模式,這就是傳統TPA的來源。
創新的方法是基於相干性的分析OTPA,即響應+響應模式,徹底拋棄測量激勵(或者源頭)的可能性,僅針對傳遞系統以及接收點進行測量分析。比如以振動激勵器模擬路噪進而分析車後懸架時,僅在懸架座椅車廂等關鍵位置布置感測器,然後採集測量結果並進一步分析其之間的相干性。此方法大大降低了測試時間以及測試難度,唯一問題就是,相干性並不等於因果性,當感測器布置錯誤或者感測器布置數量不夠時,依舊能夠得出結論但是有可能關鍵傳遞路徑在測量中已經丟失了。
兩種方法各有利弊,比利時那邊有團隊在研究做兩種方案的結合,最終目的還是降低測量時間難度以及提高結論的可靠性。

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Noise Vibration Harshness
很明顯各個側重點,或者說頻段不同。
NH不太涉及。重點還是講講V吧。也算給自己梳理一遍思路。

0. Vibration上最常用的是模態分析。簡單來說就是分析機器的衝激響應,在設計機器運行時避開自然頻率。

1.當然模態分析對於汽車來說是不夠的,起步剎車各個行駛狀態的變化導致汽車本身就是一個不穩定的複雜振動系統。所以大概70年代開始,基於模態分析之上工程師們搞出來一個傳遞路徑分析(TPA transfer path analysis),分析振動如何從振動源頭傳遞到需要優化的目標,選出影響最大的因素,進而減小源頭對於目標的影響。

TPA的初始思路非常簡單,將一個複雜系統大而化之分成兩部分,主動子系統和被動子系統。首先測量兩個子系統交界面處的力,再測量被動子系統的頻率響應特性,基於這兩組數據來計算出被動子系統的振動相應。

但是,理論聯繫實際就不簡單了。在汽車上,振動來源於發動機,準確的激勵力是無法測量的,並且在測量被動子系統的相應時感測器安裝也是一個大問題。大家開始紛紛假設,既然激勵的力無法測量,那就退一步測量主動子系統在激勵力下帶來的等效力好了,於是乎在各種邊界條件下,測量等效力然後進而分析。以上各種方法儘管實用,但還是存在一個最大的問題,就是測量時還需要拆卸系統,涉及到汽車,就是各種複雜配件具體怎麼拆還是沒有定論。

2.主動子系統不可測量,交界面力難以測量,那就只能在被動子系統上做文章了。舉例來說,比如優化目標是A,那就把被動子系統裡面在某運行狀態下除了A以外的重點部件BCDEF等等全部測量一遍。然後進行分析,看具體某個部件在此狀態下對A的影響最大。放在信號處理裡面,就是相干性分析。此方法的基礎來源於Bendat1976年一篇關於MIMO系統識別的文章,非常實用,起碼我接手項目的時候,同樣演算法的代碼從02年到現在所里還在繼續用。

3.但是(哈哈哈哈哈哈必須有轉折,這方法這麼好那我畢業論文怎麼寫),Bendat的演算法有一個大前提,BCDEF這些測量點互相之間的相干性不能超過0.5。但是實際中,20組數據隨便算算都0.9往上了。為了消除相干性帶來的誤差,就需要進一步的進行 Crosstalk cancellation (XTC) 。

4.除了增加XTC演算法,還有更優化的OPTA,OPTA-X。
後兩者基本就是近十年來工程師努力的重點(有興趣的可以去知網搜論文,之前看過一篇吉大博士寫的OPTA-X研究)。

NVH分析起來,涉及面比較多,模態分析,振動力學,數字信號處理,各種矩陣轉換,做實驗還要考慮感測器布置等等等問題,所以說它玄也是有原因的。畢竟影響因素太多。


蟹妖。
搞了幾年異響,嚴格來說不算NVH,也還是個新手。正向的CAE分析什麼沒玩過,都是逆向分析。逆向分析的難度在於找問題點。從這點來說國內的的台架實驗弱爆了。我是經常看著milford的四台road simulator咽著口水,國內那台還是閹割過的。

舉幾個栗子講一下異響多玄。
1某車型後門關門之後會有一個輕微的嗡一下。
如何解決?

解決方案是把一個後箱鈑金的金屬掛鉤Tab彎折成和車身垂直。
還不夠玄?
2. 某車型急加速油門後車頂傳出呼呼聲。

解決方案是後箱天窗排水孔加了個泡棉。

反正我經常和客戶說,異響這個東西是心理學問題不是車輛工程學問題(忽悠)。一般如果車沒有毛病就是人有毛病。客戶們紛紛點頭。


段子:

1. 工廠質檢認為某車輛發出嗒嗒聲,經過各種分析,遂鎖定炭罐電磁閥。於是換零件,未果。換另一供應商零件,未果。工廠質檢主管大發雷霆,倪悶怎麼開發的產品,倪悶技術中心一幫貨只會給一線添麻煩!你們幹什麼吃的?

老軍醫不說話,把車開上舉升機,拆除電磁閥管,拆下底盤下護板,發現底盤管路固定孔脫出。反過來噴,倪悶班組檢測幹什麼吃的?裝個管子都裝不好,倪悶質檢也是,做個分析都不專業,怪個蛋產品啊。
如此往複循環,相愛相殺,徒子徒孫無窮饋也。

待續。


車上那麼多共振頻率不同的金屬和非金屬部件,隨著發動機轉速不同、輪胎不同、路況不同和各個部件的軟硬連接不同,可能產生的噪音和共振簡直就是可推斷但不可預見的。

基本就是一條喝醉的毛毛蟲,誰知道它下個動作又搞出什麼幺蛾子。

看見樓上幾位力抗NVH的兄弟各種心酸,也是心疼…


這問題很難回答么?

異響啊~所有的領導,客戶,媒體,都把異響歸到NVH犯愁啊~

真的難搞的,你們為什麼不提是整車可靠性試驗呢?


謝邀!
簡單做過幾個月的CAE,但是沒怎麼實操過NVH。
不太理解為什麼是玄學,如果他說模擬玄,那我可能理解是因為量化指標不好評價?還是說經常被一些水平不高的分析誤導?
就我個人理解,模擬對工程設計是一個正確的方向,每個公司只要有錢、有人員都應該向這個方向進行積累,但模擬本身也是需要積累的,不是說請個博士,軟體用的熟練就一定會有好的效果。
模擬有一個特別好的地方就是,可以把一些微小的改變,用軟體模擬出具體的影響效果,而實驗本身基本上是不可能再現的。
我理解你朋友所說的玄,可能就是因為很多NVH給出的指導方向,無法通過實際驗證證明有效。
但是,這個是一個循環解釋的問題,如果你有很多的實驗積累,你一定會慢慢相信基於實驗數據輸入(約束)進行的模擬,並會據此制定一些系統解決方案。
如果你的實驗水平有限,據此進行的模擬可能結果就很難說明問題,甚至模擬結果因為消除噪音的需要,導致結果偏離。

模擬本身去過多的追求精確性可能得不償失,相對準確、可量化的比較才是其價值所在。

我們遇到的例子:
風阻對油耗的模擬,僅改變外後視鏡的部分外觀,以改變氣流方向,減少阻力。在試驗場根本不可能測試出來,但模擬很明顯可以看出來,這個變化對風阻的改善。OK,這就證明我們的改善方向正確了,且大體可以得出改善的幅度。然後結合其他的改善項目,一點點累積,製作一個系統的改善方案,即達到了整體改善經濟型的目標。

哎呀,說不清楚感覺。肚裡貨不多,僅知道個大概真不該出來獻醜。
事實甚於雄辯:我在BYD的時候,很多模擬結果就不會相信;等我來到現在的公司,模擬的結果往往能解答無數我們實驗無法評價的結論,自然就信了,能評價了還玄啥。


NVH: Noise VibrationHarshness,是涉及汽車乘坐舒適性、平順性和整車雜訊控制的一門研究方向,評價主要是從主觀感受、客觀數據進行評價的。
我校汽車方向特色就是這個,在下不才,說說「玄」在哪裡:

  1. 研究方法:CAE模擬模擬、振動學測試、整車振動試驗等等方法對於NVH的分析不像很多研究那樣「因果分明」,往往結果很複雜多樣,各處部件相互影響導致分析很繁瑣,模擬不容易得出正確結論。
  2. 雜訊源:整車在某一頻率出現的問題可能涉及到從輪胎到發動機、底盤各個部件,更有可能出現部件互相影響產生共振,牽一髮動全身的效果,很難測試出振動源並進行改進。
  3. 工況複雜:振動在汽車的複雜工況下會面臨不同的激振頻率、振幅,很難說一套解決方案不會在另一個工況下也保持良好效果,只能盡量滿足需求。
  4. 測試複雜:沒有長期的實踐,一部車的NVH性能很難得到認證,不見老化後是否還能保持良好的平順性等問題是模擬不出來的,而且不拿車當回事的消費者說不定一個改動就毀了上千次NVH實驗的成果。
  5. 評價方法多樣:並不是所有的聲音都要消除,人耳對噪音的反應也不是和聲壓級成正比的(請自行百度A計權),所以在評價、分析結果的時候要從主觀感受來講,根據需求解決問題,比如一些性能車會向車內導入引擎聲,一些商務用車會調整到最佳舒適雜訊,就使得NVH更加蒙上了一層「玄學」的影子。

NVH指的是Noise(雜訊)、Vibration(雜訊)與Harshness(聲振粗糙度)
雜訊和振動兩者密切相關,研究方法也有相似之處,而聲振粗糙度國內很少有企業有相關測試方案。 本科階段曾經跟過一個關於制動尖叫雜訊(brake squeal)的項目,接觸過國內一些企業關於NVH研究的現狀。 自己就來拋磚引玉一下,說說雜訊這一塊吧。
一、研究方法:
1.CAE分析:根據實物建模,模擬台架試驗,通過理論計算得出試驗雜訊,在理論基礎上提出改進方案,方案會在試驗上進行驗證。
2.試驗
1)台架試驗:對樣件做雜訊台架試驗,得出噪音結果。試驗工程師根據試驗結果,基於經驗提出相關方案,通常會嘗試很多種方案,直到得出滿意結果。
2)整車道路試驗:對樣件做整車路試,得出噪音結果,基於結果提出方案。前期的台架試驗以及CAE有效方案最終也會在路試上驗證。

二、主要難點:

1.基於復模態分析的理論分析只能模擬台架試驗,理論計算結果與測試結果相差較大,需要繼續改進,或提出新的演算法。

2.CAE手段準確性不高,常常難以捕捉正確的試驗雜訊,許多參數難以測量,材料很難以準確地模擬。CAE分析難以減少試驗次數,很難起到縮短試驗周期的作用。

3.台架試驗方案儘管基於經驗,但是每個項目不同,沒有一個明確的方向

4.台架試驗結果與路試結果相差較大。

結論:

NVH的「玄」主要在於涉及相關的零部件眾多,各種參數與工況條件較為複雜,理論分析(復模態分析)與CAE分析的準確性不高,台架試驗結果又與路試結果有出入,沒有一個明確的方向指導。為了得到一個好的測試結果,很多時候有「碰運氣」的成分。


因為它確實很玄。
事關車身、地盤等所有部件的結構、材質、裝配工藝等等,可以說是一個牽一髮而動全身的系統工程。
當你發現nvh 指標達不到設計要求的時候,全車成千上萬的零件啊,到底該提升哪裡!?
就拿噪音高低的這一個指標來說,噪音太大,要解決這個問題怎麼辦?加隔音材料吧,車重超了。不加隔音材料吧,又不知道怎麼改結構。低俗狀態噪音達標了吧,中高速可又有奇怪的聲音出現。
而找到徹底解決問題的方法,尤其是對於只會逆向開發的中國廠商來說,幾乎是不可能完成的任務。也許僅僅需要把發動起前移或者升高十毫米,噪音問題就能改善,但誰能想到呢?況且,這都是設計定型的狀態,改發動機安裝位置?開什麼玩笑。


NVH= Not Very Happy~~

哈哈


看完所有回答,這比運載火箭的振動穩定性問題麻煩多了。如果這麼細緻的問題甚至反演問題都能拿CAE模擬出來,基本上載人級的箭體設計可以一次搞定,怪不得經常有新型號首飛省去全箭振動模態試驗的事。

SpaceX不愧是一個二流的汽車廠。


本人不是專家,就說一個nvh現象。
妻子座駕某法系車,有段時間行駛過程中遇顛簸左後門就出現異響,去修車店多次尋找原因未果,持續一個月左右。
國慶期間全家去海灘吃了頓燒烤,回來好了。
怎麼顛都不響。
這TM上哪說理去?


因為東方不響西方響,無法根除。
另外,評判標準過於主觀。
當然,這大概也是主機廠里唯一一個妹紙較多的工程部門了。
上一個漂亮的小姐姐,坐標CAF。


當有些NVH問題很難找到答案時,對大量沒有該NVH問題的競品相進行相應結構的對比,找到不同點,有時會有意外的驚喜。我很喜歡在對NVH問題準確預測後,別人投來的不可思議和佩服的眼光。要想人前顯貴,必定背後受罪,享受NVH的玄乎奇蹟吧!


共振源太難找,抖動又是個很主觀的體驗,比如我家206的左側A柱始終有異響,我重新拆裝一次後仍然沒有排除異響源,並因此被老媽嘲笑許久:你不是學汽車工程的嗎?


後備箱噠噠噠異響,查了好久,最後發現是2年前檢車時買的滅火器,插銷共振-&>磨損-&>共振了。

怎麼辦呢?塞到保溫箱里,聽不見就算了。

可是動能還是會傳遞啊!插銷繼續磨損,共振頻率愈發接近,震動幅度極大,保溫箱也藏不住了。

怎麼辦呢?等忍不了了,換一個插銷設計合理的滅火器。

所以說這是玄學一點沒錯,源頭、介質、振點,改變任一個條件,結果都有可能放大或者縮小。這點上我還是很佩服原廠工程師,振動能量那麼大,插銷接觸的把手都磨穿了,內飾也沒異響。


NVH,三個方面,一個小問題一個方面考慮^2,三個方面x^2^2^2=可能性就不知道是什麼了~


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