汽車車身用NVH材料的應用研究

李原獻

（一汽豐田技術開發有限公司，天津 300000）

NVH特性是汽車的主要性能目標之一，隨著汽車工業的不斷發展及消費者要求的不斷提高，汽車的NVH特性正在受到越來越多的關注。NVH：Noise、Vibration、Harshness，即噪聲、振動、聲振粗糙度，體現了在汽車振動噪聲的作用下，乘員舒適性感受和汽車行駛平順、穩定的變化特性。為了提升車輛的NVH性能，在車輛設計開發階段，會在車身的各個部位設定不同類型的NVH材料，實現車輛的NVH性能目標。車身用的NVH材料一般有3種，即吸收聲音（吸音材）、防止聲音穿透（隔音材）、防止車身振動（防振材），車身用的NVH材料因性能不同，被應用于車身的不同位置。

1 NVH材料的配置和使用目的

NVH材料的配置和使用因車而異，一輛車左右兩側大約有150個NVH用部品。根據使用目的來合理配置NVH材料的使用位置。

吸音材：為了減少來自發動機和輪胎的基音，需要在前機艙和輪罩內使用吸音材。為了進一步降低噪聲，在頂蓋等處也會追加使用吸音材；同時地毯等隔音材的表皮也具有吸音效果。

隔音材（包括密封材）：為了減少聲音進入駕駛艙，在前機艙和駕駛艙隔斷前圍板、輪胎附近的地板等處使用防音材。因為隔音材有一定的質量，考慮到車身的輕量化，需要合理布置。

防振材：由發動機、輪胎的振動引起的車身振動，從而產生噪聲，為了防止因車身的振動而產生噪聲，需要在地板等容易振動之處使用防振材。

2 車身用NVH材簡介

2.1 吸音材

吸音材是在一定的空間范圍內，為了實現聲音強度遞減的目的而使用的材料。吸音材一般用于前機艙內、駕駛艙內等位置。吸音材的基本原理：聲波通過聲音的振動傳播，吸音材將振動的空氣粒子的動能轉化為熱能，從而實現吸音的目的。為了能定量表示吸音效果，體現不同吸音材的特征，設定了吸音率。

吸音率的定義：一定音強的聲音穿透材料時，會產生穿透、反射和吸收3種現象，伴隨3種現象的產生，聲音強度也會相應減弱。其中，將反射以外的音強損失稱為“吸音現象”，反射以外的音強損失與入射音強之比稱為“吸音率”。吸音率的值越高，吸音效果越好。吸音材的料厚及密度決定著材料的吸音性能。

吸音材的料厚較大時，入射聲波在吸音材內部行程，動能轉化熱能較多，吸音率提升。

密度增大時，入射聲波在吸音材內遇到阻礙增加，動能轉化熱能較多，吸音率提升。

同等材料在增大料厚時，吸音率的實際測量值增大。

2.2 隔音材（包括密封材）

隔音的原理：一定音強射入隔音構造時，一部分能量被反射，還有一部分能量穿透隔音壁。穿透的音強與入射音強的比值為透過率，透過率可以用來衡量隔音的效果。實際上，將透過率的倒數用分貝（decibel）的形式來表示，將之稱為透過損失TL（Transmission Loss）。

2.2.1 一層隔音壁時的透過損失

隔音壁的面密度增加，透過損失也會增加。這個現象稱為重量法則（Mass Law）。

面密度增加時（M→2M），透過損失有6 dB的提升。面密度一定時，頻率變高時（400 dB→800 dB）透過損失有6 dB的提升。

2.2.2 兩層隔音壁時的透過損失

當1 250 Hz的聲波以0°角射入面密度為m的隔音板時，透過損失約為20 dB。同樣，聲波在同樣條件下射入兩層面密度為m的隔音板時，透過損失約為26 dB（面密度提升1倍，透過損失增大6 dB）。當兩層隔音壁之間有充分的距離時，聲波在同樣的條件下射入時，透過損失約為40 dB（一定距離下透過損失增大14 dB），因此在兩層隔音壁放置一段距離時，對高頻率的聲波會有較好的隔音效果。但由于低頻率的聲波會在兩個隔音壁之間形成共振，隔音效果會變差。在兩層隔音壁放置一段距離時，一定頻率聲波的透過損失比一層隔音壁小。

2.2.3 平均透過損失

實車上各個部位使用的材料不同，透過率也不用。在計算由不同的材料構成的隔音壁時，透過率為平均透過率。當透過損失小的材料所占的面積較小時，對平均透過損失的影響比較大，因此隔音材料的選擇對汽車的NVH性能至關重要。同時，由平均透過損失計算結果可知，如果隔音性能較好的隔音壁周圍存在微小的間隙，隔音性能將大幅度下降，因此車體密封是確保車輛NVH性能的關鍵因素。

2.3 防振材

防振材一般用在易傳導振動的車身面板處，例如前圍板、地板及側圍等部位。

防振材種類：瀝青墊、涂布型防振材、固定型鋼板、樹脂固定型防振材等。

防振原理：防振材為黏彈性材料，在振動時產生變形，由振動能量轉化熱能，實現能量的損失（ΔW），降低振動音強。為了表示能量損失的大小，設定了能量損失系數η.能量損失系數η值越高，防振性能越好，一般損失系數在0.1以上的材料防振性能較好。

參考文獻：

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