汽車底盤異常振動(dòng)故障的分析研究

趙妍

摘要：汽車的振動(dòng)問(wèn)題是評(píng)估車輛性能的一項(xiàng)重要參考標(biāo)準(zhǔn)，若汽車存在隱患，不單單會(huì)影響汽車的正常行使，還不利于保障乘客及駕駛員的人身安全。介紹了汽車底盤故障分析方法及流程，對(duì)引發(fā)客車底盤異常振動(dòng)故障的各個(gè)因素展開(kāi)深入而全面地剖析，比如車輪振動(dòng)異常、發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)異常等。最后在結(jié)合前文分析的基礎(chǔ)上，面向汽車底盤振動(dòng)異常這一問(wèn)題創(chuàng)建了一個(gè)較為嚴(yán)謹(jǐn)合理的分析流程體系，以此更準(zhǔn)確、更有效地找出造成汽車振動(dòng)異常的主要原因。

關(guān)鍵詞：汽車底盤；異常振動(dòng)；故障分析

中圖分類號(hào)：U4631文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.05.002

1發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)故障分析

在汽車振動(dòng)方面，發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)發(fā)揮著不可或缺的重要作用。其實(shí)，所謂的發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)即指的是曲柄連桿體系和源于汽缸的氣體壓力通過(guò)不間斷的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而形成的一種慣性力，其振動(dòng)通常被人們分為兩種：一種是內(nèi)部振動(dòng)，另一種是外部振動(dòng)。一旦發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生振動(dòng)，那么和其相連的零件及其周圍系統(tǒng)亦會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象，以此使得車量平順性變差，另外，長(zhǎng)此以往會(huì)影響系統(tǒng)綜合性能，不利于延長(zhǎng)其使用周期。本文認(rèn)為導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生振動(dòng)問(wèn)題的主要原因有下述七點(diǎn)：

（1）曲軸或者飛輪未保持良好的平衡狀態(tài)；

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)腳磨損；

（3）活塞和缸壁之間所形成的空隙超出允許值；

（4）因部分汽缸未成功發(fā)火而引起振動(dòng)；

（5）由于機(jī)身缺乏足夠的剛性而造成內(nèi)力矩輸出，以此產(chǎn)生彎曲振動(dòng)問(wèn)題；

（6）因動(dòng)力總成懸置參數(shù)設(shè)定的不科學(xué)而產(chǎn)生耦合振動(dòng)問(wèn)題；

（7）因汽車在正常運(yùn)行過(guò)程中突然提高速度或者緊急剎車時(shí)所形成的慣性力而造成縱向振動(dòng)。

發(fā)動(dòng)機(jī)在處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)難免會(huì)受到激振力或者其他沖擊力的影響，加之沖擊突然形成，且整個(gè)過(guò)程時(shí)間不是很長(zhǎng)，因此產(chǎn)生的振動(dòng)現(xiàn)象會(huì)因阻尼的存在而逐步消失。由此可知，發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)振動(dòng)問(wèn)題主要源于不同類型的激振力和力矩，比如汽缸內(nèi)所產(chǎn)生的氣體壓力等。

需要注意的是，發(fā)動(dòng)機(jī)因運(yùn)轉(zhuǎn)而形成的抖動(dòng)力亦會(huì)引起振動(dòng)問(wèn)題，除此之外，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)零部件的過(guò)程中亦容易出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。

2動(dòng)力傳遞系統(tǒng)振動(dòng)故障分析

動(dòng)力傳遞系統(tǒng)在保持汽車正常運(yùn)轉(zhuǎn)方面發(fā)揮著不可或缺的重要作用，它主要由變速箱、萬(wàn)向節(jié)、后驅(qū)動(dòng)橋等相關(guān)部件構(gòu)成，其主要功能在于將由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的功率直接傳輸于車輪，以此確保汽車正常行使。本文認(rèn)為造成動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生振動(dòng)的主要原因有五個(gè)。

（1）齒輪嚙合不嚴(yán)密。無(wú)論是變速箱還是分動(dòng)器等相關(guān)設(shè)備，它們均使用了大量的齒輪裝置，其主要功能均是依托于各類齒輪的緊密嚙合而實(shí)現(xiàn)的，不過(guò)受各種因素的影響，各齒輪之間難免會(huì)出現(xiàn)嚙合不良的問(wèn)題，繼而引發(fā)振動(dòng)現(xiàn)象。

（2）因傳動(dòng)軸的質(zhì)心未和旋轉(zhuǎn)中心線相重疊處于失衡狀態(tài)而導(dǎo)致的振動(dòng)問(wèn)題。作為高速旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中不可或缺的主要構(gòu)成部件，若傳動(dòng)軸的質(zhì)心沒(méi)有和旋轉(zhuǎn)中心線相互重疊，那么就會(huì)形成離心力，此時(shí)振動(dòng)即會(huì)通過(guò)離心力傳輸至車體。

（3）部件模態(tài)頻率。若受外界環(huán)境影響而形成的激勵(lì)頻率和傳動(dòng)系統(tǒng)的固定頻率保持高度一致，那么就會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)共振現(xiàn)象。

（4）受不等速萬(wàn)向節(jié)等因素的影響，車輛在行駛過(guò)程中被動(dòng)傳動(dòng)軸就會(huì)出現(xiàn)二階振動(dòng)問(wèn)題。如果軸系選取了傳統(tǒng)的十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)進(jìn)行連接，那么因被動(dòng)傳動(dòng)軸所形成的角速度不統(tǒng)一，繼而引發(fā)二階振動(dòng)問(wèn)題。

（5）系統(tǒng)內(nèi)部的各總成固定不牢固。其具體表現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)或者傳動(dòng)軸等相關(guān)系統(tǒng)、附件的固定螺栓出現(xiàn)磨損或者存在松動(dòng)的跡象等。

其實(shí)，在實(shí)際運(yùn)作中，變速箱和發(fā)動(dòng)機(jī)不契合、傳動(dòng)軸在運(yùn)行過(guò)程中所形成的夾角過(guò)大、安裝工作不完善等亦會(huì)引起動(dòng)力系統(tǒng)振動(dòng)。

3輪胎振動(dòng)故障分析

當(dāng)汽車在保持正常行駛狀態(tài)時(shí)，輪胎急速轉(zhuǎn)動(dòng)而形成的激振亦能夠引起車輛振動(dòng)。眾所周知，車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率主要取決于車速的快慢，輪胎出現(xiàn)振動(dòng)是因?yàn)檩喬ゲ黄胶庹駝?dòng)的頻率和其固有頻率相重疊。本文認(rèn)為下述四點(diǎn)可造成輪胎振動(dòng)。

（1）輪胎自身原因。

①胎壓過(guò)高；

②各輪胎間胎壓不同且偏差較大；

③尺寸不統(tǒng)一；

④質(zhì)量不統(tǒng)一；

⑤輪胎剛度不均勻。

（2）車輛四輪定位系統(tǒng)所選取的參數(shù)不科學(xué)。當(dāng)處于急速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無(wú)法直線行駛或者無(wú)法自行回正，同時(shí)能夠明顯地感到方向不穩(wěn)。

（3）輪胎存在異常磨損等相關(guān)問(wèn)題。

（4）車輪未安裝妥當(dāng)會(huì)使其出現(xiàn)明顯的徑向跳動(dòng)問(wèn)題。

4排氣系統(tǒng)振動(dòng)故障

排氣系統(tǒng)性能的高低會(huì)對(duì)汽車行駛產(chǎn)生尤為重要的影響。它主要由Y型管、催化器以及消聲器等部件構(gòu)成，其具體構(gòu)成可參考圖1。

根據(jù)圖1能夠了解到，排氣系統(tǒng)和車體之間是依托于掛鉤進(jìn)行連接的，所以其振動(dòng)會(huì)利用掛鉤傳輸至車體。其實(shí)，一旦排氣系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)，不單單會(huì)對(duì)汽車底盤產(chǎn)生影響，亦會(huì)對(duì)整個(gè)車體的運(yùn)行產(chǎn)生能影響。本文認(rèn)為造成排氣系統(tǒng)發(fā)生振動(dòng)的主要原因有四個(gè)。

（1）排氣管道設(shè)計(jì)不科學(xué)。

①過(guò)渡圓弧不夠大；

②變截面積的規(guī)劃不科學(xué)；

③排氣管道使用了相對(duì)較多的彎曲系統(tǒng)。

（2）消聲器的裝設(shè)與尾管長(zhǎng)度不匹配。

（3）排氣管壁相對(duì)較為粗糙，管口處分布著一些雜物，使得流體和管壁間的摩擦力進(jìn)一步增大。

（4）掛鉤的安裝部位、布設(shè)數(shù)量和車體未科學(xué)連接。

5建立底盤振動(dòng)故障分析流程

要想更快速、更精準(zhǔn)地找出導(dǎo)致底盤異常振動(dòng)的主要原因，本文認(rèn)為可采用排除法，首先將嫌疑最大的系統(tǒng)或者附件進(jìn)行排除。我們都知道，汽車底盤主要由四部分附件構(gòu)成：一是傳動(dòng)系統(tǒng)；二是制動(dòng)系統(tǒng)；三是行駛系統(tǒng)；四是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。它們之間是否配合良好、銜接完美將會(huì)直接影響到汽車性能，其中任何一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，汽車均不可正常運(yùn)行。因此，要想快速、準(zhǔn)確地找出導(dǎo)致底盤異常振動(dòng)的主要原因，那么首先需要從上述四個(gè)系統(tǒng)入手進(jìn)行檢查，另外需要注意一點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)形成的激勵(lì)亦能夠通過(guò)相關(guān)部件傳輸至底盤，以此引起底盤振動(dòng)異常。其中底盤振動(dòng)故障分析流程可參考圖2。

在分析汽車行駛狀態(tài)下底盤異常振動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，首先應(yīng)通過(guò)以上故障診斷方法及流程初步判斷底盤異常振動(dòng)原因，再根據(jù)主要相關(guān)試驗(yàn)分析結(jié)合以上故障診斷結(jié)果，找出導(dǎo)致底盤異常振動(dòng)的真正原因。

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