白車身異響快速檢測(cè)和驗(yàn)證

趙廣，宋志輝，湯湧

（華晨汽車工程研究院白車身工程室，遼寧 沈陽(yáng) 110141）

前言

車身異響嚴(yán)重影響駕乘體驗(yàn)，破壞駕駛者和乘客心情，并且異響源通常在車體封閉腔內(nèi)或被內(nèi)外飾件遮擋，確認(rèn)異響源和返修極為不便。由于沒(méi)有系統(tǒng)的診斷方法和解決措施，經(jīng)常會(huì)造成消費(fèi)者的強(qiáng)烈抱怨，嚴(yán)重影響品牌形象和銷售業(yè)績(jī)[1]。解決異響問(wèn)題的關(guān)鍵是找到異響聲源，以往主要通過(guò)“聽”、“看”、“摸”的方法來(lái)查找，通過(guò)聽來(lái)判斷異響聲源的大概位置，通過(guò)看來(lái)排查各部件的裝配關(guān)系，通過(guò)摸來(lái)感知聲源震動(dòng)，這樣的方法在對(duì)聲源的判斷上不準(zhǔn)確，有時(shí)聲源震動(dòng)不在可觸摸區(qū)域，或者聲源震動(dòng)不強(qiáng)烈而無(wú)法感知，無(wú)法確認(rèn)聲源位置，導(dǎo)致只能推測(cè)，無(wú)法快速準(zhǔn)確解決問(wèn)題。本文介紹了一種通過(guò)使用簡(jiǎn)單的工具，快速的進(jìn)行異響問(wèn)題檢測(cè)和驗(yàn)證的方法，并在某SUV強(qiáng)化路試實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用，快速確定問(wèn)題的根本原因，大大的提高了問(wèn)題的解決效率。

1　異響產(chǎn)生機(jī)理

目前市場(chǎng)上的乘用車大多為承載式車身，承載式車身是將車架的作用融入車身的結(jié)構(gòu)，它承擔(dān)承載系統(tǒng)的全部功能，由于取消了車架，發(fā)動(dòng)機(jī)和行駛系統(tǒng)的支點(diǎn)都在車身上[2]。所有的作用力也由車身來(lái)承受，白車身是剛性體，當(dāng)車身受到發(fā)動(dòng)機(jī)和行駛系統(tǒng)傳過(guò)來(lái)的震動(dòng)、壓力作用力時(shí)，白車身產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)或者彎曲變形，如果此時(shí)鈑金之間產(chǎn)生相對(duì)滑移、摩擦，就會(huì)產(chǎn)生噪聲。

2　解決方法

2.1　確定激勵(lì)源

白車身的異響多為“吱吱”聲。“吱吱”聲是由材料副之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成的，且這些材料副在車身結(jié)構(gòu)內(nèi)部可能埋得很深[3]。車身鈑金異響噪聲聲源往往存在于車身封閉腔中，給異響聲源的查找和返修造成很大困難。

噪聲源的識(shí)別是進(jìn)行噪聲控制的關(guān)鍵。只有正確的識(shí)別振動(dòng)源或者噪聲源的所在，才能正確分析噪聲問(wèn)題發(fā)生的機(jī)理，明確噪聲控制的主要問(wèn)題，才能事半功倍地解決噪聲問(wèn)題[4]。

2.2　分析原因

對(duì)以往車型的白車身異響問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)歸類，產(chǎn)生異響的白車身結(jié)構(gòu)主要有以下幾類：

（1）車身鈑金之間設(shè)計(jì)間隙過(guò)小，實(shí)車產(chǎn)生接觸，或者在車身受力扭曲時(shí)產(chǎn)生接觸。鈑金之間在受力扭曲時(shí)相對(duì)滑移、摩擦，造成異響。

（2）車身鈑金之間的連接失效，比如焊點(diǎn)開焊等情況，導(dǎo)致原本接合的鈑金件產(chǎn)生相互運(yùn)動(dòng)。

（3）連接剛度不足，受力時(shí)產(chǎn)生相對(duì)滑移和摩擦，此類情況主要以螺接受力為主，比如副車架安裝點(diǎn)的連接摩擦力不足。

（4）工藝制造原因?qū)е碌囊陨先N問(wèn)題，比如零件尺寸超差，運(yùn)輸變形、焊點(diǎn)失效、焊接變形、結(jié)構(gòu)膠漏涂、螺栓打緊力矩不足等。

2.3　解決措施和驗(yàn)證方案

從物理學(xué)角度來(lái)說(shuō)，聲音的消除主要靠“消、隔、吸”等方法。同理，出現(xiàn)車身鈑金異響問(wèn)題后，主要通過(guò)將異響源處相互滑移、干涉的鈑金進(jìn)行連接固定，或增加異響源處鈑金的配合間隙來(lái)解決，常見方法有以下3種：

（1）消：通過(guò)增加焊點(diǎn)等方式消除鈑金之間的間隙，增加連接剛度，解決鈑金振動(dòng)或滑動(dòng)摩擦問(wèn)題，消除異響。

（2）隔：通過(guò)改變鈑金形面，合理增大鈑金之間的配合間隙，使鈑金之間不會(huì)接觸摩擦，杜絕異響可能。

（3）吸：通過(guò)在鈑金之間填充海綿、吸音材、膨脹膠等，消弱聲響[5]。

可根據(jù)異響的不同情況，綜合考慮實(shí)施效果和效率進(jìn)行解決方案的制定，對(duì)于鈑金之間間隙過(guò)小的情況，通常采用“隔”和“吸”的方法進(jìn)行驗(yàn)證；對(duì)于連接失效的情況通常使用“消”的方法進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)于連接剛度不足的情況使用“消”、“隔”和“吸”的方法進(jìn)行驗(yàn)證均可考慮。總之，同一問(wèn)題可以有不止一種解決方案，實(shí)際操作過(guò)程我們要考慮效果和效率選用最優(yōu)的方案。

對(duì)于工況的再現(xiàn)，也要考慮效果和效率進(jìn)行簡(jiǎn)化，以減少驗(yàn)證成本和周期。比如本文中的強(qiáng)化路試工況，可以在四通道實(shí)驗(yàn)設(shè)備上進(jìn)行驗(yàn)證，可以節(jié)省實(shí)驗(yàn)成本，減少整車的其他噪音影響，也更便于拆修車輛，提高效率。

2.4　規(guī)避再發(fā)

按照 2.2節(jié)中產(chǎn)生異響的白車身結(jié)構(gòu)分類有針對(duì)性的進(jìn)行規(guī)避，防止再發(fā)：

（1）在車身設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)目前的制造工藝水平做好尺寸鏈設(shè)計(jì)，確保不會(huì)產(chǎn)生零件的接觸或者干涉。

（2）設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮設(shè)計(jì)強(qiáng)度，進(jìn)行耐久性分析。

（3）可以采取增大打緊力矩或增大摩擦系數(shù)的方法規(guī)避。對(duì)于力矩衰減的情況，針對(duì)衰減原因進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

（4）要合理優(yōu)化工藝性，控制生產(chǎn)品質(zhì)。

3　聲源位置分析的工具

3.1　機(jī)械故障聽診器

機(jī)械故障聽診器是用來(lái)查找機(jī)械設(shè)備噪音的工業(yè)聽診儀器。如圖1所示。

圖1　機(jī)械故障聽診器

其特別適用于噪聲中使用，能迅速測(cè)出柴油機(jī)、汽缸、汽車發(fā)出的機(jī)械雜聲，并準(zhǔn)確地找出故障的部位。其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）聽力保護(hù)功能,限制音量不超過(guò)國(guó)際環(huán)境噪音標(biāo)準(zhǔn)。

（2）高靈敏探頭，可以查探出任何機(jī)械發(fā)出雜聲部位。

（3）輕巧緊湊的設(shè)計(jì)使其能夠輕易地用一只手操作。

（4）耳機(jī)具有防噪功能，即使在極度噪聲環(huán)境中，耳機(jī)仍能保證上佳音質(zhì)。

（5）可調(diào)節(jié)音量，以獲取所需音量。

由激勵(lì)源產(chǎn)生振動(dòng)，帶動(dòng)周邊鈑金件產(chǎn)生振動(dòng)噪聲，噪聲通過(guò)白車身的空腔傳遞和共鳴，這個(gè)過(guò)程中白車身既是激勵(lì)源，又是傳遞振動(dòng)噪聲的重要環(huán)節(jié)，聽覺上聲音大的方位不一定是激勵(lì)源的位置，也有可能是聲音共鳴的位置或者聲音傳出的位置。所以僅僅靠人耳主觀判斷噪聲位置來(lái)判定激勵(lì)源并不準(zhǔn)確，而且人耳對(duì)方位的判斷精度也有局限性。使用機(jī)械故障聽診器進(jìn)行激勵(lì)源位置的查找，通過(guò)探頭與鈑金接觸，直接對(duì)鈑金的振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，而非對(duì)聲音檢測(cè)，可以更直觀的檢測(cè)振動(dòng)的強(qiáng)烈程度，而且不受周圍噪音的影響，可以更快速查找到激勵(lì)源。

3.2　工業(yè)內(nèi)窺鏡

工業(yè)內(nèi)窺鏡的功能是能對(duì)彎曲管道深處探查，能觀察不能直視到的部位，能在密封空腔內(nèi)觀察內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)與狀態(tài)，工業(yè)內(nèi)窺鏡主要用于汽車、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、管道、機(jī)械零件等，可在不需拆卸或破壞組裝及設(shè)備停止運(yùn)行的情況下實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)。有助于減少拆開機(jī)器檢查的需要，從而節(jié)省時(shí)間和金錢。工業(yè)內(nèi)窺鏡如圖2所示。

圖2　工業(yè)內(nèi)窺鏡

對(duì)于白車身內(nèi)部的檢查問(wèn)題，用眼睛觀測(cè)外觀和經(jīng)驗(yàn)的聽聲音來(lái)判斷都是不足的，工業(yè)內(nèi)窺鏡的柔性插入管部分直徑僅有 5mm左右的，可以通過(guò)白車身鈑金的孔洞進(jìn)入空腔內(nèi)部，加上頭部彎曲機(jī)構(gòu)，可以多方向旋轉(zhuǎn)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜、窄小空間的檢查，使人眼能夠間接觀察并檢查到需要觀察及檢查的場(chǎng)所，方便的解決實(shí)際工作中遇到的問(wèn)題。

4　分析驗(yàn)證案例

4.1　確定異響源

某SUV車型道路強(qiáng)化路試，路試工程師反饋試驗(yàn)8千公里后，在扭曲路面，D柱附近發(fā)生異響，分析此位置附近的結(jié)構(gòu)，D柱為封閉腔體結(jié)構(gòu)，D柱及其周邊任何位置的激勵(lì)都可能體現(xiàn)出整個(gè)D柱部分的異響。對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行排查，有12處空腔加強(qiáng)件產(chǎn)生異響的可能性較大，通過(guò)使用機(jī)械故障聽診器排查D柱及其周邊位置，最終確認(rèn)異響源在D柱上角接板附近，如圖3所示。

圖3　異響源位置

4.2　分析原因

通過(guò)3D數(shù)據(jù)分析此處的結(jié)構(gòu)，空腔加強(qiáng)件的翻邊與D柱上角接板設(shè)計(jì)間隙零貼，采用結(jié)構(gòu)膠連接，如圖4所示，推測(cè)異響是由于此處結(jié)構(gòu)膠連接強(qiáng)度不足，產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)所致。

圖4　空腔加強(qiáng)件與D柱上角接板

通過(guò)使用工業(yè)內(nèi)窺鏡探查此處實(shí)車結(jié)構(gòu)連接情況，如圖5所示，加強(qiáng)件與內(nèi)板之間沒(méi)有結(jié)構(gòu)膠連接，大部分間隙配合，局部接觸，推測(cè)異響是由于兩件在扭轉(zhuǎn)工況時(shí)，接觸部分產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)所致。

圖5　涂膠情況

4.3　制定解決措施和驗(yàn)證

加強(qiáng)件在封閉腔體結(jié)構(gòu)內(nèi)，如果采用方案1無(wú)法增加焊點(diǎn)，無(wú)法填入結(jié)構(gòu)膠。可以通過(guò)使用自攻螺釘進(jìn)行緊固連接來(lái)代替結(jié)構(gòu)膠；如果采用方案2或3，可在內(nèi)板開一個(gè)操作過(guò)孔，工具通過(guò)操作過(guò)孔伸入，進(jìn)行間隙擴(kuò)張來(lái)增大間隙，或者添加填充材料。

考慮驗(yàn)證實(shí)施方便性，采用方案1，使用2個(gè)自攻螺釘，連接緊固D柱上角接板和空腔加強(qiáng)件，消除鈑金之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，消除異響，如圖6所示。

圖6　自攻螺釘連接方案

再次進(jìn)行扭曲路況的測(cè)試，異響消失，證實(shí)了之前的判斷是正確的，異響是因?yàn)槁┩拷Y(jié)構(gòu)膠所致，在之后的生產(chǎn)中要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，確保結(jié)構(gòu)膠能按要求使用。

5　結(jié)論

產(chǎn)生白車身異響的因素較多，本文對(duì)白車身異響的常見情況進(jìn)行分析，建立了系統(tǒng)的異響分析驗(yàn)證方法。針對(duì)某款SUV車型白車身異響問(wèn)題，通過(guò)使用機(jī)械故障聽診器和工業(yè)內(nèi)窺鏡的快速檢測(cè)，使用螺釘進(jìn)行緊固并快速驗(yàn)證，確定了問(wèn)題根本原因，此方法簡(jiǎn)單有效，使用工具簡(jiǎn)單便攜，非常適用于在路試廠等場(chǎng)所的問(wèn)題快速解決，可以廣泛應(yīng)用于各類白車身異響問(wèn)題，對(duì)白車身異響問(wèn)題的解決起到指導(dǎo)作用。

雖然系統(tǒng)的異響分析驗(yàn)證方法可以提高異響問(wèn)題的解決效率，但更要做好問(wèn)題再發(fā)規(guī)避，對(duì)已經(jīng)發(fā)生的問(wèn)題進(jìn)行積累總結(jié)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝實(shí)現(xiàn)時(shí)對(duì)潛在的白車身異響問(wèn)題進(jìn)行規(guī)避，減少后期實(shí)車變更，提高開發(fā)效率，減少開發(fā)成本。

[1] 黎宏,偉朱,徐偉民,劉發(fā)清.解決車身鈑金異響的方法探究與實(shí)踐[J].汽車科技,2014.6.

[2] 林程,王文偉,陳瀟凱.汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2013,9.

[3] Matthew Harrison著.李慧彬,上官云飛譯.如何將汽車制造成精品[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2009,164.

[4] 靳曉雄,張立軍. 汽車噪聲的預(yù)防與控制[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社, 2004,6.

[5] 黎宏,偉朱,徐偉民,劉發(fā)清.解決車身鈑金異響的方法探究與實(shí)踐[J].汽車科技,2014.6.