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1、第 卷 第期 年月合 肥 工 业 大 学 学 报（自 然 科 学 版）收稿日期：；修回日期：基金项目：国家科技支撑计划资助项目（）作者简介：曹莹（），女，安徽芜湖人，奇瑞汽车股份有限公司工程师 ：静音材料在奇瑞汽车中的应用研究曹莹，李晨，张俊华（奇瑞汽车股份有限公司 汽车工程中心，安徽 芜湖 ）摘要：车内噪声作为评价汽车（）特性的重要指标，越来越受到各大汽车企业关注，降低汽车车内噪声已成为国内外相关科技工作者的研究目标。文章从车内噪音的传播方式及控制手段出发，通过对不同吸隔音材料性能的研究，了解了声学材料在车内使用的基本方式，并将此研究结果应用于奇瑞某款车型，取得了较好的实际效果。关键词：静音
2、材料；内饰零部件；车内噪音中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，）：（，），：；随着汽车工业的发展，汽车噪声控制日益引起人们的关注，汽车的噪声水平成为衡量汽车质量的重要标志之一。汽车噪声通过辐射的方式传到外界，同时也经传声结构和孔洞传到车内。为了达到环保标准，需对车外噪声加以控制，而为了提高汽车乘坐的舒适性也需降低车内噪声。国外一些汽车公司如通用、宝马已将噪声控制的理念和 技 术 纳 入 到 新 车 型 设 计 流 程 的 关 键 环节，例如概念设计、技术设计以及改进设计等阶段，以期从设计源头上确保车辆的 品质。车内噪声与车身结构关系密切。车内噪声过大会严重影响汽车的舒适性、语言清晰度、
3、听觉损失程度、行车安全性以及人在车内对各种信号的识别能力，因此掌握车内噪声产生机理，采取相应措施加以控制十分必要。复合材料的出现以及主动控制技术的发展，为振动和噪声的控制开辟了新的途径。本文阐述了车内噪音控制中对复合材料的研究，并将研究成果有效地应用在奇瑞公司现有车型上，大大提高了奇瑞汽车的车内舒适性。汽车车内噪音基本控制途径噪音的控制可以分为主动降噪和被动降噪种。主动降噪的措施主要在于车身结构与材料应用的优化，以及加强零部件的加工精度和装配质量，该领域目前仍处于尚未成熟阶段。被动降噪的措施主要包括：（）减震。汽车的外壳一般是由金属薄板制成，车辆行驶过程中，震源把它的震动传给车体，在车体中以弹
4、性波形式进行传播，这些薄板受激震动时会产生噪音，同时引起车体上其他部件的震动，这些部件又向外辐射噪音。在此传播途径上安装弹性材料或元件，隔绝或衰减震动的传播，就可以实现减震降噪的目的，可用的减震措施主要有隔震减震和阻尼减震。（）密封。大量试验表明，车内整体噪音的控制与车体的密封性能密切相关。好的密封可以有效降低车辆整体噪音，尤其对高速行驶过程中的风噪有很好的抑制效果。车辆行驶过程中产生的扰流是引起风噪声的根源，车辆高速行驶过程中车身某一部件处会出现周期性气流分离，气漩涡从车身两侧拖出，顺气流方向移动，从而产生噪音。预防这种噪音产生的办法是尽量避免产生气流分离，并用恰当的方法扰乱周期性的尾流。（
5、）隔音。隔音方法是用某种隔音材料将声源与周围环境隔离，使其辐射的噪声不能直接传播到周围区域，从而达到控制噪音的目的。隔音的实质是尽量衰减从声源辐射出的声音，常用措施有隔音材料和隔音结构。（）吸音。在汽车有限空间内的噪音包括直达噪音和反射噪音部分。吸音是用特种被动式材料来改变声波的方向，以吸收其能量。合理布置吸音材料，能有效降低声能的反射量，达到吸音降噪的目的。静音材料的性能研究 吸音材料的性能研究目前，奇瑞汽车使用的吸音材料主要有纺毡、高性能双组分吸音绵、吸声海绵等。纺毡即为工业用的毛毡，以纺织纤维为主，目前被很多汽车生产厂家使用。其优点在于其成本低廉，而其缺点主要是减震效果一般，虽有一定吸音
6、、隔音能力，但是防水性、阻燃性较差，同时防腐防霉变性有待考察。华普、夏利等车的前底板和顶棚等均使用该材料。海绵是一种性能非常好的吸音材料，但是海绵的吸水能力强、容易吸附灰尘，阴雨天或洗车后车重大大增加，容易引起对车身的锈腐，这些均使得海绵在汽车吸音中的应用受到了极大的限制。此外，未经过特别处理的海绵防火性差，一般不具阻燃性能。而通过改性后的海绵，虽然降低了吸水性和阻燃性，但吸音效果也大幅度降低，一般用于汽车内部的密封性隔音处理。高性能双组分吸音绵作为一种新颖的汽车用吸音材料，主要是由聚丙烯及聚酯纤维材料构成，通过特殊的吹熔丝技术将聚丙烯纤维的直径控制在，并且缠绕在聚酯纤维（直径）上。其拥有较高
7、声音吸收系数，尤其在人耳较敏感的频率范围内（）吸收系数更高。另外，该吸音材料材质极轻，具有良好的绝热性能，同时具有环保无粉尘，可回收，憎水和可压缩等特点，自 年进入汽车工业以来，被世界上绝大多数汽车原厂采用，如美国通用、福特、日本丰田及本田等。种材料微观结构如图所示，吸音性能的对比如图所示，从图和图可看出，吸音材料纤维的直径越小，越可以通过纤维的振动及相互的摩擦来使声能转化为热能，提高吸音性能。图种吸音材料的电子显微镜图图相同厚度下不同材料的吸音性能曲线吸音材料的吸音性能与其厚度有着密切关系，如图所示，厚度越大，材料的吸音性能越好。而吸音材料的厚度与其克重成正比，材料配比及生产工艺相同的情况下
8、，厚度越厚，其克重越大。一般在具有空隙和窄缝的钣金位置，最好将吸音材料放于易于振动的薄板之后，即将吸音材料作为中间层使用，以提高吸音能力。同时，吸音材料的布置应靠近目标声源。同一效果下，吸音材料越接近声源，材料的消耗越少。在车底、内饰、衬垫等零部件的设计时，应尽量使用具备吸音第期曹莹，等：静音材料在奇瑞汽车中的应用研究性能的材料，以降低成本。图同种吸音绵材料在不同厚度下的吸音性能对比 隔音材料的性能研究隔音材料是指具有阻隔噪音性能的材料，一般多为密实材料，如 表皮、涂层等，通常用于前挡板防火墙隔音垫、地毯及轮罩隔音垫等零部件中，起到阻隔噪音的作用。一般情况下，隔音材料的质量与其隔音性能关系较大
9、，质量较大的材料其隔音性能相对较好，如图所示。图不同克重材料的隔音性能隔音材料使用过程中，其完整性对其性能有着重大影响。孔洞的开设、隔音层覆盖面积的大小直接影响隔音性能的体现，如图所示。微小的孔洞会大大降低材料的隔音性能，因此，在隔音零部件的设计和使用时，尽可能将整个隔音面完整覆盖、不留孔洞。图不同覆盖面积下的隔音性能曲线在进行吸隔音材料性能研究过程中发现，当入射声波频率处于双层板的共振频率时会产生共振现象，此时隔声量大大降低。但如果在层板间的空气层中填以吸声材料（泡沫或纤维），由于材料的流阻特性，阻碍空气的振动，从而减弱共振的影响，提高其声学性能。因此，建议采用双层隔音结构，以达到更好的静音
10、效果。静音材料在奇瑞汽车的应用近年来，奇瑞汽车在静音材料上的应用，一直处于国内较为先进的水平，并将高性能吸音绵、高性能聚氨酯吸音泡沫及密实 表皮应用到内饰零部件中，如图所示，大大提高了整车 水平。图声学性能提升的车内部件示意图以 车型为例，整车采用高性能吸音绵及 表皮双层吸 隔音结构对内饰零部件进行 性能提升，使得整车的车内噪音得到了有效的降低。通过改进，在怠速状态下，副驾驶员左耳的声 压 级 值 由 原 状 态 的 （）降 低 到 （），降低了 （），左后乘客右耳的声压级值由原状态的 （）降低到 （），降低了 （）；在 高速行驶下，副驾驶员右耳的声压级值由原状态的 （）降低到 （），降低了
11、（）；左后乘客左耳的声压级值由原状态的 （）降低到 （），降低了 （）。结束语车内噪声危害极大，采取相应的措施加以控制显得十分必要。到目前为止，噪声的主动控制研究尚处于发展阶段，距离技术成熟及普及还有一定的差距。因而，采用较大阻尼比的材料、利用隔声、隔振、吸声技术进行结构优化设计来控制噪声，成为降低车内噪音的主要手段。新型吸声、隔声材料的开发及应用优化，在传统控制方法的基础上，达到了降低车身质量、以相对较低的价格提高声学性能的目的，使得整车 性能有了较大幅度的提高。（下转第 页）合肥工业大学学报（自然科学版）第 卷短，调节效果好。水轮机调节系统是一个典型的参数随工况变化而随时变化的非线性系统，
12、建立系统在不同工况下的数学模型进行仿真，可以验证系统的鲁棒性能。当机组某些特性参数改变时，在阶跃信号作用下，基于种控制方式的系统输出曲线如图所示。其中，工况：，；工况：，。由图可知神经网络模糊 的控制效果要优于常规 。图鲁棒性能验证对比图结束语实验结果表明，基于神经网络模糊 控制器的水轮机调节系统响应快，动态性能好，且结构简单、容易实现、适用性较强，相对而言是一种较好的控制策略。当工况发生改变时，常规 控制时系统的稳定性将发生改变，而神经网络模糊 控制能够维持性能良好。参考文献沈 祖 诒 水轮机调节 北 京：中 国 水 利 水 电 出 版 社，：王华强，袁浩，杨滁光 自适应模糊神经网络在 中的
13、应用合肥工业大学学报：自然科学版，（）：葛锁良，方唐利，岳胜采用免疫 算法的模糊神经网络 控制器合肥工业大学学报：自然科学版，（）：，葛锁良，杨旭玮，张亚东 网络自整定 控制在网络化控制系统中的应用 合肥工业大学学报：自然科学版，（）：，廖忠 网络智能 控制在水电机组中的应用 中国计量学院学报，（）：王海 水轮发电机组状态检修技术 北京：中国电力出版社，：盛国林 水电站机组设备及运行 北京：化学工业出版社，：王正林，王胜开，陈国顺 与控制系统仿真北京：电子工业出版社，：（责任编辑张镅）（上接第 页）参考文献翁海荣汽车车内噪声控制技术研究进展凿岩机械气动工具，（）：庞剑，谌刚，何华汽车噪声与振动北京：北京理工大学出版社，：，：，：，吴卫风，杜坤 减振降噪材料及技术在汽车车身上的应用汽车工艺与材料，（）：毛东兴，洪宗辉聚氰胺酯泡沫材料吸声性能及其低频拓展噪声与振动控制，（）：李海涛，朱锡，石勇，等 多孔性吸声材料的研究进展 材料科学与工程学报，（）：（责任编辑闫杏丽）第期王华强，等：神经网络模糊 在水轮机调速系统中的应用