汽车中存在的各种噪声

娜迦海妖

01 制动噪声

制动噪声，也称刹车噪声， 英文Break Noise。制动噪声通常指的是汽车制动时的制动尖叫、短暂低沉的咯吱声、或是整个制动过程的尖叫声。刹车噪声的现象很复杂，随机性很强，即使是同一批产品或同一辆车，其刹车噪声的规律也不同，因而防止起来比较困难。众多汽车制造商们把刹车噪声作为一个专题进行探索和研究已经有几十年了，在理论上取得了一定的进展，在防止方法上也有了一些有效的措施。

制动噪声的分类：

根据不同的噪音类型，制动噪声可以分为如下几种

  · Break Squeal – 刹车尖叫声，一般发生在高速情况下，如在高速上急刹车，噪声的频率成分在1000Hz以上；
  · Break Moan – 刹车呻吟声，一般发生在中等速度下， 噪声的频率成分在100Hz左右；
  · Break Creep-groan – 制动咯吱声， 一般发生在速度非常低的情况下，噪声的频率成分在100Hz左右；
  · Break Judder – 制动抖动，一般发生在速度非常低的情况下，低于步行速度，噪声的成分在10Hz左右。

对于如上4种类型的制动噪声，其来源基本都是由刹车片的衬垫和刹车盘之间的表面磨擦引起的。制动尖叫声是由刹车部件本身(刹车盘、衬垫和辅助组件)自身引起的，当使用激光多普勒测振技术时就会很清楚的看到，同时也是与制动呻吟，咯吱以及抖动相关的情况。

02 气流噪声

气流噪声，英文Flow Noise。气流噪声是气体在固体介质表面的起伏运动或者是空气动力产生的噪声。对气流噪声现象的研究和发展首先是从航空领域开始的，这主要是由于喷气式发动机在飞机上的广泛应用。M.J,莱特希尔在1952年建立的湍流声理论成为现代气流噪声研究的一个重要基础。常见的气流噪声有喷气噪声、卡门螺旋噪声、受激涡旋噪声等。

在汽车NVH控制领域，气流噪声通常用来描述气体在管道内流动时或者是当气体离开管道时产生的空气动力噪声。该噪声问题也可以称之为”Gas Rush”，主要指的是发动机高转速状态下的排气尾管产生的高频的气流噪声，也可以用来指车内特别是前排的高频风噪声。

下图显示的是一个气流通过扩张式消声器从而产生气流噪声的例子。虽然通过设计膨胀腔可以降低中频噪声，但是由于流动不连续则会导致高频的气流噪声问题。而通过设计喇叭口式的出口管或者是采用多孔管的设计则可以有效的降低这一问题。

03 齿轮啸叫噪声

齿轮啸叫噪声，英文Gear Whine Noise,主要指的是发动机变速箱内的齿轮啸叫噪声，不过有时也指增压器内的齿轮啸叫声。该噪声是一种高频噪声，与发动机转速相关，主要表现在全加速或者半加速状态，因此极易被顾客感受到，会极大的影响整车的声品质性能，需要在汽车研发阶段被消除或者削弱到乘客可承受的程度之内。

齿轮啸叫噪声产生机理
由于设计缺陷或者制造加工工艺的精度不够，轮齿之间的啮合会有微小的缺陷。当齿轮啮合时会产生传递误差，从而产生了啮合齿轮之间的摩擦而发出噪声。由于该噪声属于高频频段，因此非常尖锐，类似口哨的啸叫声音，并由啮合的承载齿轮传递到变速箱客体，经由汽车车身传递车内乘客耳中。如右图所示的Colormap里，高亮的部分就是车内乘客耳边所感受到的齿轮啸叫噪声。

影响齿轮啸叫的主要参数
1、齿轮的几何参数，如齿形、模数压力角等；
2、齿轮的设计及加工工艺
3、动力总成传递到车内的传递函数
4、悬置的固有频率

齿轮啸叫噪声的NVH控制方法
消弱或消除齿轮高频噪声的措施一般有两种:
一种是从齿轮本身入手，优化齿形，提高轮齿加工质量等;
一种是从齿轮啸叫噪声的传递路径入手，如增加隔音材料，使用四分之一波长管抵消该频段噪声等。

04 齿轮敲击噪声

齿轮敲击噪声，英文Gear Rattle。由于在被动齿轮和主动转轴之间有轮齿间隙，当齿轮传动，齿轮啮合时会导致传递误差。由于冲击而使得齿轮产生很大的加速度并会引起周围零部件（例如变速箱的空转齿轮、同步器等）间发生不规则的敲击噪声，并通过轮体、传动轴等处辐射出来，这种噪声被称之为齿轮敲击噪声。

齿轮敲击噪声的特性分析
齿轮敲击噪声是由齿轮工作零件间不规则的敲击引起的，具有宽频性，即没有特定的频率特征，难以通过频率分析来定量的进行评价，如下图所示高亮部分为为某变速箱齿轮的敲击噪声。目前普遍采用的方法是时域分析方法，来模拟分析各零部件的运动和相互作用。

影响齿轮敲击噪声的主要参数
– 齿轮的转速的扭矩
– 轮齿间隙
– 齿轮的转动惯量
– 齿轮的布局方式和齿数
– 齿轮的材料和刚度
– 机油的粘度
– 齿轮的螺旋角、齿形误差等