輕卡車身振動(dòng)問題的相關(guān)探析

張運(yùn)生

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.18.042

摘 要：輕卡在路面行駛過程中由于受到路面、車內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)等各種因素的影響，有很大程度會(huì)出現(xiàn)局部車身或整車振動(dòng)的情況。當(dāng)車身振動(dòng)達(dá)到一定程度時(shí)將會(huì)對(duì)駕駛員、乘客乘坐的舒適性造成一定的影響，或者對(duì)輕卡內(nèi)運(yùn)載的貨物造成影響?，F(xiàn)文章主要針對(duì)輕卡車身振動(dòng)問題進(jìn)行相關(guān)探析與研究。

關(guān)鍵詞：輕卡車身振動(dòng) 模型建立 故障排除

中圖分類號(hào)：U472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）06（c）-0042-02

輕卡在路面行駛過程中往往由于路面、發(fā)動(dòng)機(jī)等各種因素的激勵(lì)作用導(dǎo)致車身或局部出現(xiàn)不同程度的振動(dòng)。針對(duì)車身振動(dòng)建立模型進(jìn)行研究，判斷引發(fā)車身振動(dòng)的因素，對(duì)車身振動(dòng)進(jìn)行處理對(duì)于保證輕卡運(yùn)輸安全性，駕駛乘坐穩(wěn)定性有著重要的作用。

1 輕卡車身振動(dòng)特性與研究趨勢(shì)

輕卡車身振動(dòng)可以分為車身垂直振動(dòng)、縱向角振動(dòng)、側(cè)傾振動(dòng)、座椅振動(dòng)等各種形式。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)于輕卡車身振動(dòng)及其特點(diǎn)的研究起步較早，在理論領(lǐng)域已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐也相對(duì)成熟[1]。當(dāng)前針對(duì)輕卡車身振動(dòng)及其特點(diǎn)進(jìn)行的研究主要是針對(duì)改善輕卡行駛平穩(wěn)性而開展的。根據(jù)不同的研究目標(biāo)可以將車輛系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，并且建立相關(guān)模型來對(duì)輕卡車身振動(dòng)及其特點(diǎn)進(jìn)行研究。常用的振動(dòng)分析模型主要分為三大類別，分別為兩自由度的1/4車輛模型，平面五自由度的1/2車輛模型與三維整車模型。首先，假如車身質(zhì)量分配系數(shù)接近1，則可以當(dāng)作輕卡車身前后部振動(dòng)是處于獨(dú)立狀態(tài)，即可以建立表示1/4車輛的兩自由度模型。在采用這一模型進(jìn)行分析研究時(shí)，計(jì)算過程簡(jiǎn)便，計(jì)算工作量不大，但是僅僅只可以針對(duì)車身與車輪的垂直振動(dòng)進(jìn)行研究，所得到的研究結(jié)果精度不高。針對(duì)輕卡車身振動(dòng)的懸架、座椅參數(shù)優(yōu)化配置等大部分均采用這一模型進(jìn)行研究。然而由于該模型對(duì)車身縱向角振動(dòng)與側(cè)向角振動(dòng)的研究不夠深入，因此大多數(shù)情況用于粗略定性分析中；其次，假如車輛相對(duì)于縱垂面處于完全對(duì)稱的情況，并且車輛左右車輪的路面不平整程度變化相同，則可以當(dāng)作車輛是處于縱垂面上振動(dòng)，即可以將車輛視為1/2車輛的平面五自由度模型。這一模型直接體現(xiàn)了車身的垂直與縱向角振動(dòng)。路面存在的不平整激勵(lì)輸入分為前后輪，經(jīng)過五自由度模型分析所獲得的結(jié)果相對(duì)于二自由度分析的結(jié)果更加精確。所以在輕卡車身振動(dòng)模擬研究與懸架、座椅參數(shù)優(yōu)化分析中，五自由度模型的應(yīng)用更加廣泛；最后，要全方位展現(xiàn)車身的垂直振動(dòng)、縱向角振動(dòng)與側(cè)向角振動(dòng)，并且將路面經(jīng)過車輪所形成的不平激勵(lì)對(duì)車身的影響展現(xiàn)出來就需要將車身進(jìn)行三維立體處理。三維立體模型將車身4個(gè)車輪所受到的路面激勵(lì)的差異以及車身側(cè)傾所導(dǎo)致車身振動(dòng)的情況考慮在內(nèi)，從而真實(shí)完整地展現(xiàn)了輕卡車身振動(dòng)的情況[2]。利用三維整車模型可以真實(shí)地體現(xiàn)車輛振動(dòng)的實(shí)際狀態(tài)，利用該類型模型還可以將前后懸架結(jié)構(gòu)形式的各種組合情況展現(xiàn)出來。縱觀當(dāng)前輕卡車身振動(dòng)的國(guó)內(nèi)外研究狀態(tài)可以得知，針對(duì)輕卡車身振動(dòng)的理論研究已經(jīng)相對(duì)成熟，傳統(tǒng)的理論計(jì)算、模型分析與有限元方法得到了綜合使用，所建立的模型精度達(dá)到一定水平，結(jié)合相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果可以有效改善輕卡車身振動(dòng)、行駛平順性等相關(guān)問題。未來在對(duì)輕卡車身振動(dòng)進(jìn)行研究的過程中需要更加傾向研究輕卡車身振動(dòng)與動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)耦合的問題，在耦合機(jī)理與建模方面需要進(jìn)行深一步的研究。

2 輕卡車身振動(dòng)的原因與診斷

2.1 輕卡車身振動(dòng)的原因

輕卡車身振動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)，其包括輪胎、車架、車身、貨廂以及各類型連接構(gòu)件等。導(dǎo)致輕卡車身振動(dòng)的因素眾多，其中包括車身剛度、駕駛室懸置、懸置軟墊強(qiáng)度、輪胎等。正由于輕卡車身振動(dòng)十分復(fù)雜，導(dǎo)致在診斷車身振動(dòng)的時(shí)候診斷起來難度較大，要分析原因并解決問題顯得更加困難。輕卡在運(yùn)行過程中如出現(xiàn)明顯振動(dòng)則會(huì)導(dǎo)致舒適性變差，通常改善車身振動(dòng)這一問題都是采用減震器來調(diào)整振幅的方式，以改善駕駛員與乘客的舒適性。假如輕卡車身振動(dòng)頻率相同，則會(huì)出現(xiàn)共振的情況，從而導(dǎo)致駕駛與乘坐的舒適性變差。通常來說，車身振動(dòng)的原因包括下列幾個(gè)：第一，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于輕卡發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中曲軸會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的變化，從而使得汽車旋轉(zhuǎn)部件持續(xù)處于不平衡狀態(tài)進(jìn)而導(dǎo)致車身出現(xiàn)振動(dòng)[3]。例如，四缸發(fā)動(dòng)機(jī)每一周期內(nèi)均會(huì)出現(xiàn)兩次轉(zhuǎn)矩變化，并且兩次方向均不一致。出現(xiàn)這種變化的頻率越高則車身振動(dòng)的問題愈加嚴(yán)重。第二，不平衡旋轉(zhuǎn)件導(dǎo)致的車身振動(dòng)。通常是由于旋轉(zhuǎn)中心與部件的重心不平衡導(dǎo)致車身出現(xiàn)振動(dòng)。第三，輪胎、輪轂不均勻而導(dǎo)致車輛在行駛過程中徑向力與軸向力一直處于變化當(dāng)中，進(jìn)而導(dǎo)致車身出現(xiàn)振動(dòng)。第四，萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)角度而導(dǎo)致的車身振動(dòng)。輕卡所使用的萬(wàn)向節(jié)為普通帶有不等速傳動(dòng)性質(zhì)的萬(wàn)向節(jié)，十分容易導(dǎo)致不平衡傳動(dòng)的情況出現(xiàn)。如果道路情況不甚良好，則會(huì)導(dǎo)致萬(wàn)向節(jié)角度出現(xiàn)變化，進(jìn)而使得車身出現(xiàn)振動(dòng)。

2.2 輕卡車身振動(dòng)的診斷

要對(duì)輕卡車身振動(dòng)進(jìn)行診斷需要對(duì)各種因素進(jìn)行判斷，以專業(yè)的維修流程與方法來進(jìn)行全面而詳細(xì)的檢驗(yàn)。首先，收集信息。在診斷輕卡車身振動(dòng)時(shí)需要對(duì)車身振動(dòng)的情況進(jìn)行詳細(xì)描述，其中包括振動(dòng)位置、振動(dòng)頻率、車輛狀態(tài)、車輛故障等情況。假如是車輛發(fā)動(dòng)機(jī)故障導(dǎo)致的車身振動(dòng)則需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用狀態(tài)進(jìn)行了解后再進(jìn)行詳細(xì)診斷；其次，重現(xiàn)故障。雖然要重現(xiàn)輕卡車身振動(dòng)這一情況難度較大，但是針對(duì)輕卡車身振動(dòng)的實(shí)際情況可以采取以下兩種方式來進(jìn)行重現(xiàn)：第一，動(dòng)態(tài)測(cè)試。這一方法需要初步明確車身振動(dòng)所形成的位置，在選擇安全熟悉道路的基礎(chǔ)上從特定角度駛?cè)?，?dǎo)致車輪行駛不平穩(wěn)進(jìn)而扭曲，再重現(xiàn)車身振動(dòng)。第二，靜態(tài)測(cè)試。被檢測(cè)車輪在經(jīng)過道路動(dòng)態(tài)測(cè)試后可以選擇使用靜態(tài)測(cè)試的方式進(jìn)行復(fù)試。將輕卡托舉后使用橡膠錘來敲擊發(fā)生振動(dòng)的可疑位置，進(jìn)而進(jìn)行判斷；再次，確認(rèn)故障。確認(rèn)故障可以使用互換法與設(shè)備法。所謂互換法即為在道路測(cè)試之后將可疑部件進(jìn)行一一更換，以對(duì)振動(dòng)故障的位置進(jìn)行排查，這一方式相對(duì)機(jī)械和傳統(tǒng)。而設(shè)備法即為使用多通道噪聲分析設(shè)備，利用傳感器來收集數(shù)據(jù)信號(hào)，對(duì)設(shè)備振幅、波形等指標(biāo)進(jìn)行深入研究，進(jìn)而判斷具體故障。在明確好位置后需要針對(duì)可疑部件進(jìn)行排查，核實(shí)零件是否破損、是否安裝牢固等。接著，進(jìn)行修理工作。如存在間隙問題則可以采用填充法與重新修復(fù)法來對(duì)零部件進(jìn)行修復(fù)，使得車輛行駛時(shí)不再出現(xiàn)振動(dòng)。或更換零部件可以最為有效地改善車身振動(dòng)的問題；最后，檢查試車。在輕卡完成檢修后需要進(jìn)行最后的試車步驟。這一環(huán)節(jié)的具體步驟與故障重現(xiàn)的內(nèi)容為一致的，主要目的是核實(shí)故障是否已真正被排出，并對(duì)其他問題進(jìn)行檢查。

3 結(jié)語(yǔ)

導(dǎo)致輕卡車身出現(xiàn)振動(dòng)的原因眾多，在對(duì)車身振動(dòng)進(jìn)行分析時(shí)可以針對(duì)不同情況來建立不同類型的模型進(jìn)行研究。同時(shí)，還可以針對(duì)輕卡出現(xiàn)振動(dòng)的原因進(jìn)行探索，并且利用統(tǒng)一而規(guī)范的檢查流程來對(duì)振動(dòng)原因進(jìn)行排除并處理，以保障改善車身振動(dòng)情況。

參考文獻(xiàn)

[1] 田德青，呂福鵬，張桂振.有關(guān)輕卡車身振動(dòng)問題的分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（13）：192.

[2] 孫宗璽.重型卡車駕駛室振動(dòng)問題優(yōu)化研究[J].電子測(cè)試，2016（5）：163-164.

[3] 孫雪，岳本朋，孔艷梅.基于人機(jī)工程學(xué)的某輕卡車身布置淺析[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2010（5）：35-37.