某輕型商用車行駛抖動問題分析與改進

馬波，程銳，陳樂強

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某輕型商用車行駛抖動問題分析與改進

馬波，程銳，陳樂強

（安徽江淮汽車股份有限公司商用車研究院，安徽 合肥 230601）

文章通過對某輕型商用車在顛簸路面工況行駛中抖動問題進行分析和處理，對輕卡行駛抖動機理進行探討并最終確定有效的處理方案，為后續(xù)產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)及類似問題處理積累經(jīng)驗。

平順性；抖動；板簧；剛度；動平衡

前言

整車平順性是評價車輛性能的一項重要指標，在車輛行駛過程中出現(xiàn)有規(guī)律或者無規(guī)律的異常抖動，都會給駕駛?cè)藛T帶來不適，甚至造成用戶極大抱怨。本文通過對抖動產(chǎn)生機理的理論分析，并結(jié)合某車型抖動問題的處理過程，有效驗證了理論分析的結(jié)果，為處理整車抖動問題提供了一個方向。

1 問題反饋

接市場反饋，某輕型載貨車在過顛簸路面時抖動比較強烈，在柏油路面行駛抖動不明顯，該問題在多個區(qū)域均出現(xiàn)，市場客戶對此問題抱怨極大，需要立即解決。

2 原因分析

2.1 FTA分析

圖1 FTA分析

整車抖動主要是由于輪端激勵源產(chǎn)生激勵，通過懸架、車架、駕駛室等傳遞過程到達駕駛室座椅，最終給駕駛員身體造成抖動感官；根據(jù)行駛抖動產(chǎn)生機理，開展FTA分析，確定影響行駛抖動的相關(guān)因子，具體如圖1所示。

考慮駕駛室剛體模態(tài)、座椅導(dǎo)軌及座椅自身剛度、共振頻率等因素較難改變，從輪端動平衡、輪胎均勻性、駕駛室懸置隔振率、懸架Z向傳遞率、懸架簧上振動幾個方面進行驗證。

2.2 關(guān)鍵因子驗證

為了準確找出問題根源和設(shè)計對策，運用CAE手段建立了整車動力學(xué)模型并復(fù)現(xiàn)實車振動問題，最終通過TPA分析、參數(shù)敏感性分析等技術(shù)手段完成了項目相關(guān)分析及驗證。

圖2 整車CAE模型分析

2.2.1板簧剛度靈敏度分析

通過調(diào)整不同板簧剛度值，測試駕駛室振動響應(yīng)如下：

圖3 不同板簧剛度靈敏度分析

結(jié)論：板彈簧的剛度下降，整個傳遞函數(shù)3.5Hz的波峰幅值也有較大程度的下降，該方案從傳遞路徑的傳函上進行了優(yōu)化并得到效果，最終振動響應(yīng)得到優(yōu)化。

2.2.2減震器阻尼靈敏度分析

通過調(diào)整不同減震器阻尼值，測試駕駛室振動響應(yīng)如下：

圖4 不同減震器阻尼靈敏度分析

結(jié)論：隨著壓縮阻尼系數(shù)的增大，振動響應(yīng)的峰值不斷減小，因此減震器的阻尼系數(shù)是影響駕駛室垂向振動的一個顯著因素。可以通過調(diào)節(jié)阻尼的開口，調(diào)節(jié)阻尼系數(shù)來減小振動幅值。

2.2.3輪端動不平衡靈敏度分析

調(diào)整不同輪端動平衡質(zhì)量，測試駕駛室振動響應(yīng)如下：

圖5 不同輪胎動平衡質(zhì)量靈敏度分析

結(jié)論：隨著輪端動不平衡質(zhì)量的降低，輪胎載荷及整車振動響應(yīng)隨之降低。

2.2.4駕駛室懸置剛度靈敏度分析

調(diào)整不同駕駛室膠墊剛度，測試車輪-駕駛室的傳遞函數(shù)如下：

圖6 不同駕駛室膠墊剛度靈敏度分析

結(jié)論：懸置剛度下調(diào)后，3.5Hz處波峰的振幅和頻率都有所下降，對改善30km/h工況的行駛抖動結(jié)果有利，但8.8Hz處的幅值有一定程度上升，對80km/h時帶來負面影響。因此懸置的剛度對行駛抖動影響有限，且針對某一工況的改進必須限定在一定范圍內(nèi)。

通過上述單因子靈敏度分析驗證，輪端動平衡對整車抖動影響最大；在保證輪端參數(shù)不變的情況下，傳遞路徑層面減振隔振類部件少片簧（剛度低）、大阻尼減震器、駕駛室液壓懸置等所有方案對改善整車行駛抖動均有貢獻，其中少片簧貢獻量最大。

3 故障車輛處理及驗證

3.1 故障現(xiàn)象確認

選取一輛商品車進行路試，在柏油路面行駛，30km/h—80km/h速度段整車均未感覺到有明顯抖動現(xiàn)象；在較顛簸路面行駛，整車抖動明顯，尤其是在經(jīng)過減速帶或者坑洼不平處，主座椅和副座椅處人員均被顛離座墊，人體感覺異常難受。

通過車輛故障模式判斷，該車輛未出現(xiàn)規(guī)律性抖動，且與速度關(guān)系不大，即無明顯共振頻率區(qū)域，排除各系統(tǒng)頻率共振導(dǎo)致的異常抖動；根據(jù)顛簸路面的振動感受及FTA分析因子，主要問題在于整車懸架系統(tǒng)減震效果較差導(dǎo)致，初步判定為前板簧剛度不合格導(dǎo)致。為驗證判斷結(jié)果，更換剛度合格的前懸板簧總成并進行整車試驗和測試，在前橋輪端、板簧、車架及駕駛室座椅導(dǎo)軌處分別貼傳感器，測試板簧更換前后的振動數(shù)據(jù)。

圖7 前橋輪端處傳感器布置點

圖8 車架板簧前固定傳感器布置點

圖9 車架板簧后固定傳感器布置點

圖10 座椅導(dǎo)軌傳感器布置點

3.2 更換板簧整車驗證

更換板簧后，整車道路測試效果顯著；在顛簸路面行駛中，人體對于整車振動感應(yīng)處于可接受狀態(tài)，舒適性大幅提升；通過傳感器測試結(jié)果表明，更換板簧后簧上偏頻由3.0Hz降低到2.5Hz，駕駛室座椅導(dǎo)軌處最大振動幅值由0.13g降低到0.073g，問題得到有效解決，具體數(shù)據(jù)如下：

表1 板簧更換前后整車測試數(shù)據(jù)

圖12 更換后測試數(shù)據(jù)

3.3 故障件檢測

通過對故障件檢測，板簧剛度遠大于更換件板簧，導(dǎo)致輪端振動激勵在傳遞過程中未得到有效衰減，造成異常抖動問題，具體檢測結(jié)果見表2：

表2 故障件與更換件檢測數(shù)據(jù)

4 結(jié)論

本文依據(jù)整車抖動產(chǎn)生機理，通過FTA分析確認整車抖動相關(guān)因素，借助于CAE模型對關(guān)鍵因子進行模擬驗證，確認影響整車抖動問題的主要因素為輪端動平衡、板簧剛度、減震器阻尼等方面，為整車抖動問題處理提供了方向；并以市場典型案例處理驗證了理論分析結(jié)論的有效性，為后續(xù)相關(guān)問題處理積累了寶貴經(jīng)驗。

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Analysis and improvement of jitter problem for a light commercial vehicle

Ma Bo, Cheng Rui, Chen Leqiang

( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd. Commercial Vehicle Research Institute, Anhui Hefei 230601 )

Through the analysis and treatment of the jitter of a light commercial vehicle running on the bump road, the mechanism of the light truck driving jitter is discussed and the effective treatment scheme is finally determined, which will accumulate experience for the follow-up product design an development and similar problems.

Smoothness; Shake; Leaf spring; Rigidity; Dynamic balance

U461.4

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1671-7988(2018)20-89-03

馬波，就職于安徽江淮汽車股份有限公司商用車研究院。

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10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.032