消弭于无形——汽车的防振降噪设计
导言：
人们对一辆车的好感，往往来自一次完整而舒服的驾乘体验。比如，发动机启动时没有一丝多余的抖动；又比如驶过坑洼路面时，座舱内依旧平稳安静。可以说，防振设计做到位，是一辆好车的基础，也是迈向豪华级的第一步。
当一台车产生振动，很多人第一反应就是寻找振动的源头，接着，一般通过更换零部件、调校底盘悬架来解决振动问题。这样做确实有效，但更多是属于针对已经发生的振动进一步处理。比如安装空气悬架，虽然能改善乘坐舒适性，但本质上是在振动产生之后，用来调节的辅助装置。而真正意义上的防振设计则来自于汽车出厂前的整体构造。
振动的来源
在了解汽车是如何防振的之前，我们先要弄清楚汽车的振动从何而来。当汽车在路上行驶时，遇到坑洼路面，或者受到发动机运转和传动系统工作的影响，都会产生各种振动。这些振动再通过车轮、悬架和车架传递到车身，使车身和座舱内产生振动。
发动机运转会产生振动
此外，由于车身是由金属板和结构件构成，具备一定的弹性，所以本身会有自己固定的振动频率。而当外部或发动机传来的振动频率和车身的固有频率接近时，就会产生共振现象。例如，发动机曲轴在运转过程中产生约15Hz的振动频率，而车身某一结构的固有频率恰好也这一频率范围内时就可能产生共振。此时，原本微弱的振动会被放大，当传递到座舱内时，振动也会变得更加明显，从而影响乘坐的舒适感。
汽车行驶在坑洼路面产生振动
如何降低内部振动
刚刚提到微弱的振动之所以会变明显，是由于外部因素或汽车零部件产生的振动频率和车身某部分板材的固有频率重合所导致。所以要想降低整车振动，在车身设计阶段就要避免车身选材的固有振动频率和未来汽车使用过程中，汽车因外部因素或者汽车零部件所产生的振动频率发生一致。如果振动来源于汽车自身的零部件，比如发动机的曲轴、传动轴、排气系统等，它们在运转时往往会产生振动。
汽车门板上做了隔音处理
为了避免车身和这些振动源产生共振，工程师在车身结构设计阶段，会通过调整板材的厚度、刚度，或者在关键部位添加加强筋等方式来改变结构件的固有频率。不仅如此，工程师还会在例如车门、车顶或地板等板壳结构上粘贴阻尼材料增加车身结构的阻尼来减弱共振幅度。以此来尽可能避免和零部件或者外部因素产生共振。
如何降低外来振动
我们已经知道如何降低车身和零部件之间产生的共振，那么在行驶过程中来自坑洼路面引起的振动又要如何隔离呢？坑洼路面引起的振动通常会经过车轮、悬架系统和车架传入到整个车身结构和座舱内。所以要想降低振动传递的强度，工程师会在悬架和传动结构上采用更为柔软的材料，尽量让振动在传递的过程中逐步被吸收掉。其中一个常见的做法，就是大家熟知的副车架结构。
红色部件为汽车副车架
副车架相当于是车架和车身之间的“缓冲平台”，它和主车架之间是通过橡胶材质的连接件相连，这样一来，来自地面的冲击在传递到车身之前，先被副车架和橡胶元件过滤一遍。此外，工程师在设计这些橡胶连接件时，还可以控制它们的软硬程度。例如为了吸收路面带来的颠簸振动，上下方向的连接设计得会更柔软一些；而为了避免副车架在激烈驾驶时出现移位，保证行驶稳定性，左右方向则设计得偏硬一些，这些都是汽车结构设计中的细节。
如何降低振动噪音
振动不仅会让驾乘人员在体感上不适，还可能转化为噪音给听觉带来困扰。例如，风噪来自于气流的振动，机械噪音来自零部件运行的振动，而路噪则是车轮与路面接触产生的振动。虽然前面提到的通过优化车身结构、提升阻尼、调整刚度等方式可以降低来自四面八方振动的同时，也可以达到降噪的效果。但是为了进一步提升车内静谧程度，工程师还是会从降噪方面更专业的角度同时发力。
绿色区域都采用了不同类型的消音设计
例如在车身造型上采用更符合空气动力学的流线设计，减少突出部件，可以让气流更顺畅地贴着车身滑过，从而减少风噪；在车身密封上，地板、前围板、线束孔等细节位置，都会采用橡胶圈、密封胶条、吸音涂层等材料封住噪音可能传播的缝隙。与此同时，车内还会布置大量吸音、隔音和缓冲材料，让噪音在传播的过程中直接被隔离或吸收。例如在车顶，除了钢板以外还有浸沥青板、人造革和加强板等多层结构；地板也不只有地毯，还有隔音垫、毛毡、防震钢板；车门内部、轮拱、仪表台背后，也都填充着纤维棉、矿渣棉等吸声材料。
结语