◆ 引言

如今汽車滿街跑，普通白領(lǐng)家庭咬咬牙也能來個A+級轎車，且不說汽車自帶階級屬性，各種需求也帶來了不同維度的評判標準。石油危機前是大排量汽車的時代，衡量指標少而切實，譬如最高車速、加速能力、爬坡能力、比功率和比扭矩等;而今更多追求的是舒適高檔感，這種無形的感官需求莫非也有有形的評判標準?且看看NVH。

NVH拆開解釋——Noise(噪聲)、Vibration(振動)和Harshness(不平順性)，這一生三似有玄學意味，不過有跡可循，剛度是關(guān)鍵。

道家的三生萬物在這里可是被發(fā)揚光大了，乘員在汽車中的一切觸覺和聽覺感受都屬于NVH研究的范疇。

◆ 如果不知道什么是剛度，那你就out了

比起剛度，強度更“有名”，它能更直觀的體現(xiàn)材料特性、價格、加工難度等指標，通常高強鋼的價格會更貴、加工難度也更大，因而也一直被各大廠家大肆宣傳。

雖然這也說不上錯，但過分拿強度說事也不免引來異言。

但強度這玩意兒多少還是局限于材料本身，金屬的剛度取決于其彈性模量和剪切模量，似乎也不能改變，但從空間結(jié)構(gòu)來考慮，剛度不僅取決于材料的彈性模量，還與形狀、邊界條件、外力作用形式等有關(guān)，汽車作為空間結(jié)構(gòu)，更看重抗彎、抗扭性能，車身結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，即使堆砌高強度鋼也無法高枕無憂。

剛度有多重要?我們也可以從鋁制車身來看，由于鋁合金剛度較鋼材剛度低，為了保證結(jié)構(gòu)剛度足夠，鋁合金車身往往需要增加材料厚度，這也是為什么用密度大約為鋼材1/3的鋁合金來造車，并不能成比例地降低白車身重量。

不同于強度強調(diào)斷裂特性，用于極惡劣碰撞情況，剛度是用來體現(xiàn)物體或系統(tǒng)抵抗變形的能力，汽車碰撞不是時時有，但變形這件事還就真不好說了。好的剛度和好的強度對于汽車來說都是十分重要的。

車身剛度分兩種：靜剛度和動剛度。靜剛度包括彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，二者與安全性緊密相關(guān)，因此是汽車測試機構(gòu)常見的測試方法之一。

車身彎曲剛度由車身前后的變形量來衡量，車身扭轉(zhuǎn)剛度由前后窗和側(cè)框的對象線變化量、車身鎖位及車身扭轉(zhuǎn)角等指標來衡量。

從靜至動，就沒那么簡單了。動剛度的概念則更為復雜，它是用來衡量結(jié)構(gòu)抵抗預定動態(tài)激擾的能力，說人話就是，可以衡量共振——當外力的頻率與結(jié)構(gòu)的固有頻率相近時，有可能出現(xiàn)共振現(xiàn)象，這時候結(jié)構(gòu)的變形也就最大。共振的危害離我們其實并不遠，耳熟能詳?shù)氖勘^橋故事就是一個好例子。

每個物體都有自己固有的頻率，共振就在外力發(fā)力頻率與其相同的時候發(fā)生，這就像我們內(nèi)心深處必然有一個觸發(fā)點會讓我們激動不已一樣。對人來說觸發(fā)點可能是一個人、一個物或一句話，而對于物體來說就是外力的頻率了。

動剛度取決于系統(tǒng)的質(zhì)量、阻尼和靜剛度，在系統(tǒng)靜止時動剛度就是靜剛度。不同于靜態(tài)剛度來衡量形變量，動態(tài)剛度屬于剛體動力學范疇，用于表征剛體在運動過程中的一種固有屬性。

相比于靜剛度的乖巧，動剛度并不安分，它會隨著頻率的改變而變化，其中響應頻率的幅值是最為關(guān)鍵的衡量參數(shù)，幅值正比于動剛度。

車身動剛度不足，響應頻率的幅值低，容易產(chǎn)生共振，影響NVH。

我們用簡單的公式來說明一下，k=f?s，(k-動剛度;f-力;s-位移)我們發(fā)現(xiàn)，這個公式和歐姆定律(R=U/I)很像，所以動剛度可以理解為位移的阻抗?，F(xiàn)在這個問題就好理解了，阻抗越大自然位移也就越小，振動幅度自然也就越小。

簡單理解就是：靜剛度更多側(cè)重安全性(形變)指標，動剛度更多側(cè)重舒適性(共振)指標。

◆ 舉例聊聊剛度

現(xiàn)在絕大多數(shù)轎車都是采用的承載式結(jié)構(gòu)，基于現(xiàn)代設(shè)計理念，汽車的動力總成是通過懸置系統(tǒng)安裝在汽車底盤或車身上，懸置系統(tǒng)承受著動力總成的重量。由于發(fā)動機和地面所帶來的振動和沖擊，懸置系統(tǒng)要具備良好的隔震作用。

用于減少并控制發(fā)動機振動的傳遞，并起到支承作用的汽車動力總成件

靜剛度不足將直接影響到懸置支架的承載能力，容易產(chǎn)生變形，比如上圖中的發(fā)動機支架，若剛度不足，變形的支架在狹小的發(fā)動機艙內(nèi)極易與其他部件產(chǎn)生干涉摩擦，噪音自然就起來了。這種問題還很普遍，比如車門鉸鏈上若安裝點剛度不足會導致車門下垂、加油小門剛度不足會導致加油小門下垂，輕則使得車身外觀匹配不良，重則使得開關(guān)干涉，開關(guān)門不便。

類似車身地板、頂蓋、側(cè)圍這類大型構(gòu)件，當剛度不足時會在低頻范圍內(nèi)產(chǎn)生振動。低頻共振不可小覷，長時間處在這種環(huán)境中會對耳膜產(chǎn)生傷害，新聞也多有報道，比如當年的明銳、鈴木鋒取等就出現(xiàn)過類似故障。

低頻共振在汽車低速行駛，轉(zhuǎn)速居中的時候容易發(fā)生，這種行駛狀態(tài)也是我們最常見的一種。共振問題是車的軟故障，很難排除。

所以，當其他條件一定時，影響懸置NVH的關(guān)鍵就是動、靜剛度了，這二者的選取會直接影響到整車的NVH效果。

事實上，在NVH調(diào)試中，因振動所引起的噪聲，常見的解決辦法有兩種：1.降低板件的原激勵振動，利用材料的熱固化特性，增加補強材料，如止振膠片，提高剛度;2.利用阻尼材料黏彈性特性，對抗板件的振動，就像有良好吸振效果的彈簧一樣，比如我們會在某些容易引起振動點處增加橡膠材質(zhì)來支撐。

當然，這些還是在后期彌補的方法，利用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，我們也能控制剛度的整體范圍，比如在受力集中點出優(yōu)化剛度，控制合理的剛度分布，就是常用的解決方法之一。

◆ 小結(jié)

汽車剛度一直有點小憋屈，作為重要的性能指標，在大眾面前一直有被埋沒之感。強度重要，但剛度也是不好惹的!