本站小編為你精心準(zhǔn)備了發(fā)動機(jī)懸置對整車振動的影響參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《柴油機(jī)設(shè)計與制造雜志》2016年第2期

摘要:

針對某車怠速時存在的方向盤異常振動現(xiàn)象進(jìn)行了振動的主觀評價試驗和道路行駛振動試驗測量，結(jié)合動力總成的模態(tài)分析試驗和振動ODS試驗研究，查明了該車方向盤異常振動的原因，提出了更改發(fā)動機(jī)懸置剛度的具體的改進(jìn)方案，并對改進(jìn)剛度后的新懸置進(jìn)行了整車選型試驗，經(jīng)過對比分析，確定了新的發(fā)動機(jī)懸置剛度參數(shù)，解決了某車型方向盤異常振動的問題。

關(guān)鍵詞：

發(fā)動機(jī);懸置;振動;模態(tài)

1前言

隨著汽車行業(yè)的發(fā)展和環(huán)保、能源問題的不斷出現(xiàn)，人們對小排量汽車需求不斷增加，經(jīng)濟(jì)適用型轎車在汽車市場上的份額越來越多，人們對噪聲振動的關(guān)注也在日益增加，噪聲與振動將是汽車廠家和顧客最關(guān)注的指標(biāo)之一。政府和顧客這兩股力量使得汽車公司對振動、噪聲等問題不斷整改，本文論述對多用途乘用車方向盤振動進(jìn)行分析研究過程。[1]

2方向盤振動源排查及分析

某多用途乘用車方向盤振動問題，多次遭到用戶反映和投訴。該乘用車主要用于家庭代步用車，具有微型客車的空間、轎車的感受，額定載客7人。該車采用3缸橫置柴油機(jī)，排量0.993L。在怠速時，方向盤存在較大的抖動，整車也存在明顯的左右振動；當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速升高到1500r/min以后，振動現(xiàn)象消失，發(fā)動機(jī)熱機(jī)和冷機(jī)時的抖動無較大差別。在道路行駛時，在車速70km/h左右，方向盤存在較大的上下、前后、左右方向的振動，車身地板有輕微的抖動，同時有較大的車內(nèi)噪聲。經(jīng)過主觀評價分析，該車的方向盤的怠速抖動與發(fā)動機(jī)懸置匹配不佳有關(guān)，應(yīng)該來源于發(fā)動機(jī)懸置系統(tǒng)的共振影響。

2.1方向盤振動測量

采用比利時LMS公司SC-305型數(shù)據(jù)采集儀，356A61型加速度傳感器，在方向盤12點(diǎn)方向的位置上布置加速度傳感器，測量冷機(jī)怠速和熱機(jī)怠速時方向盤的振動，從而得出冷機(jī)怠速和熱機(jī)怠速方向盤振動的抖動頻率的頻率范圍內(nèi)，冷機(jī)怠速和熱機(jī)怠速方向盤的振動頻譜見圖1。由圖1可以看到，發(fā)動機(jī)怠速時，在方向盤上有2個激勵成份：發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火激勵和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的一階激勵成份。而這個1階激勵的頻率就是怠速時方向盤的抖動頻率，頻率范圍從14.8~16.8Hz。為查明怠速時方向盤的抖動原因，在發(fā)動機(jī)試驗臺架上進(jìn)行發(fā)動機(jī)動力總成的模態(tài)振動形態(tài)測量。測點(diǎn)選擇和傳感器布置為提高模態(tài)參數(shù)的識別精度，必須合理布置激勵點(diǎn)和響應(yīng)點(diǎn)的位置，最大限度地減少模態(tài)丟失。在發(fā)動機(jī)動力總成上布置了28個振動傳感器，其中發(fā)動機(jī)本體上布置12個傳感器，變速器本體上布置16個傳感器。激勵點(diǎn)的選擇方法是選擇幾個不同的點(diǎn)分別激勵，測得幾個頻響函數(shù)，比較這些頻率響應(yīng)函數(shù)，選擇函數(shù)曲線清晰、光滑，在感興趣的頻率范圍內(nèi)相干函數(shù)均達(dá)到0.9以上的點(diǎn)作為激勵點(diǎn)。為了盡可能準(zhǔn)確的求解動力總成的動態(tài)特性，用于觀察發(fā)動機(jī)動力總成6個自由度的運(yùn)動狀態(tài)，并用這些傳感器的位置坐標(biāo)描述動力總成的外部結(jié)構(gòu)。所有外力作用點(diǎn)，部件和結(jié)構(gòu)的連接點(diǎn)，重要的響應(yīng)點(diǎn)和質(zhì)量集中點(diǎn)均應(yīng)作為測點(diǎn)，對于剛度較弱，易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)振動輻射噪聲的部位測點(diǎn)的布置應(yīng)適當(dāng)密集。測點(diǎn)的布置應(yīng)該能夠明確顯示研究頻率范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)模態(tài)振型，保證研究的關(guān)鍵點(diǎn)在測點(diǎn)范圍內(nèi)。由于模態(tài)試驗的特殊要求，選擇加速度傳感器時有遵循以下原則:傳感器的動態(tài)范圍寬、工作頻段寬、低頻性能好、抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度好、線性度好、體積小、質(zhì)量小。傳感器的選擇和傳感器的安裝對測量結(jié)果都具有很重要的影響，安裝傳感器時應(yīng)確保在具有足夠剛性且不增加結(jié)構(gòu)質(zhì)量的前提下，測量規(guī)定方向的真實振動信號。本試驗采用的是美國壓電（PCB）有限公司356A61加速度傳感器。在動力總成的前端布置振動ODS參考傳感器，記錄發(fā)動機(jī)怠速時的振動響應(yīng)，通過數(shù)據(jù)處理得到怠速時動力總成的振動ODS圖形，見圖2。由圖2可以看到，在怠速狀態(tài)下，方向盤（以及整車左右）抖動時，發(fā)動機(jī)動力總成作俯仰振動。需要進(jìn)一步對動力總成進(jìn)行模態(tài)試驗分析，以確定這種振動是否為共振，尋找對應(yīng)的改進(jìn)措施。在整車上，對該發(fā)動機(jī)動力總成懸置系統(tǒng)進(jìn)行模態(tài)試驗，動力總成上也同樣布置了28個振動傳感器（傳感器布置位置與圖2所示相同）。采用模態(tài)力錘的激勵方式，單點(diǎn)激勵，多點(diǎn)拾振測量方法。激勵方向：上下方向（Z）和橫向（Y）。頻率帶寬0~64Hz，頻率分辨率0.25Hz。使用LMSTest.Lab中PolyMax最小二乘復(fù)頻域（LSCF）分析得到的綜合傳遞函數(shù)曲線和模態(tài)振型，見圖3[2]。模態(tài)試驗結(jié)果描述參見表1。由動力總成的模態(tài)試驗結(jié)果可以看到，動力總成在16.07Hz存在俯仰振動模態(tài)。該模態(tài)頻率與發(fā)動機(jī)怠速轉(zhuǎn)速時的一階不平衡激勵頻率非常接近，容易被激發(fā)產(chǎn)生共振。該車怠速抖動時動力總成的振動ODS，與16.07Hz的模態(tài)試驗結(jié)果基本一致，因此可以斷定，該車怠速抖動是由動力總成在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速一階不平衡激勵下發(fā)生俯仰振動造成的。由于該車發(fā)動機(jī)橫置，動力總成的俯仰振動最容易造成整車抖動，因此必須對動力總成的俯仰振動模態(tài)進(jìn)行控制。

3改進(jìn)方案及試驗驗證

3.1改進(jìn)方案的確定

由模態(tài)試驗結(jié)果看到，該車動力總成的模態(tài)頻率偏高，不利于振動的隔振。因此從振動控制的角度來看，要解決該車怠速抖動的途徑必須對懸置系統(tǒng)重新設(shè)計，通過對懸置剛度、角度、位置的重新匹配來達(dá)到優(yōu)化的目的。由于該車結(jié)構(gòu)不可改動，最終只能采用降低懸置剛度的措施，來降低動力總成的剛體模態(tài)，以避開15~16Hz的模態(tài)頻率；如果降低懸置剛度仍不能避開15~16Hz的模態(tài)頻率，就應(yīng)設(shè)法將動力總成的俯仰振型變成其他形式的振型。通過計算分析，確定了三組新的發(fā)動機(jī)懸置動剛度參數(shù)，參見表2。

3.2改進(jìn)方案的裝車試驗結(jié)果對比

將新設(shè)計的3個懸置裝在車輛上，并與原懸置進(jìn)行對比試驗。各懸置的主觀評價對比結(jié)果：（1）原車懸置，怠速時方向盤抖動大，行駛時方向盤抖動較大；（2）方案1，怠速時方向盤抖動明顯，振動沒有改善，行駛時方向盤抖動較大；（3）方案2，怠速和行駛時，方向盤都不抖動，振動降低，行駛平穩(wěn)；（3）方案3，怠速時方向盤輕微抖動，行駛時方向盤略有振感?？傮w感覺方案2效果最好，具體詳見表3。表3的模態(tài)試驗結(jié)果顯示，動力總成裝用新懸置時，雖然在15~16Hz附近依然存在動力總成的一個模態(tài)，但振型發(fā)生了變化。圖4~圖6的對比曲線顯示，該車采用方案2的懸置剛度時，其方向盤的振動最小，主觀感覺方向盤的抖動現(xiàn)象消失。最后確定方案2作為該車新的懸置剛度。

4結(jié)論

（1）通過對某車怠速抖動時的試驗分析，確定了發(fā)生怠速抖動的原因是由于動力總成懸置系統(tǒng)共振造成的，表明原車發(fā)動機(jī)懸置剛度偏大，懸置匹配不佳。

（2）通過降低發(fā)動機(jī)懸置剛度，并進(jìn)行選型試驗，確定了新的發(fā)動機(jī)懸置剛度。新懸置有效降低了發(fā)動機(jī)的振動激勵，使某車怠速抖動及行駛時振動大的問題得到解決。

（3）新懸置不但解決了某車怠速抖動的質(zhì)量問題，同時有利于降低發(fā)動機(jī)激勵產(chǎn)生的噪聲，試驗表明，新懸置對降低車內(nèi)噪聲有近0.5dB的貢獻(xiàn)，該方案已被設(shè)計部門采納并在生產(chǎn)中得到了應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]龐劍，諶剛，何華.汽車噪聲與振動:理論與應(yīng)用[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2006.

[2]傅志方，華宏星.模態(tài)分析理論與應(yīng)用[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2000.

作者:李芳 單位:上海柴油機(jī)股份有限公司