互联网 hyjius 汽车构造维修 2008-01-11
浅 谈 整 车 异 常 抖 动
摘 要:本文通过对汽车振动的影响因素的分析,主要从车轮总成对汽车振动的激励着手,再结合对NJ1038车整车异常抖动的分析研究,确定了导致NJ1038车整车异常抖动的主要原因,并提出解决跃进系列车整车抖动确实可行的改进方案。
关键词:整车 抖动 车轮
近来来,随着我国国民经济及公路运输事业的高速发展,一方面市场对汽车需求不断增加,另一方面用户对汽车各方面性能要求也日趋严格。汽车生产厂家只有不断提高产品质量和性能,才能保持产品的市场竞争力,进而开拓更广的市场。
跃进系列车在使用过程中所反映的整车异常抖动,严重影响用户驾乘舒适性,引起用户强烈不满。因此为了不断提高产品的质量,稳固并增强产品的市场竞争力,有必要对跃进系列车整车异常抖动进行分析研究。
一、汽车振动的影响因素分析:
1、汽车是一个由多个子系统组成的多自由度振动系统,通常的整车振动模型由车桥系统、悬架系统、发动机及传动系统,驾驶室系统组成。汽车各子系统的动态特性和相互协调直接地影响着各激励源振动传递的效果:各子系统在特定频率段里对某些振动进行衰减,对某些振动则会放大,尤其在共振点附近为甚。
因此,各子系统应合理匹配,避免各部分振动耦合太严重而导致整车局部振动加强;同时,驾驶室系统的(0.75- )倍固有频率范围里应尽量不出现其它各子系统主振动频率和主要激励能量集中的频率。
2、汽车振动的激励源十分复杂,汽车行驶的道路及相关的外部环境是外部激励源,汽车本身各零部件尤其是旋转运动件和悬挂件是内部激励源。
路面不平度是汽车振动的主要激励源。汽车通过路面的接缝或无规则凹凸时,使驾驶室及车身产生稳态随机振动。
传动系主要由一系列传输动力的旋转部件组成,它受到发动机不平衡力、力矩以及自身不平衡的作用和影响,会产生弯曲振动和扭转振动。
车轮总成对汽车振动的影响因素主要可分为三项:轮胎的不均匀度、车轮总成的动不平衡、钢圈径跳端跳。
二、车轮总成对汽车振动的影响
1、现在轻型卡车轮胎均为斜交胎,由纤维、钢丝、橡胶等构成的复合材料品,且大部分靠手工成型,因此其成品精度较一般的金属制品差,往往有周圆部分的尺寸变化、刚度变化和非对称性,从而导致轮胎滚动时要承受从路面来的周期性变化的反作用力。
车轮总成的动不平衡包括轮胎的动平衡和钢圈的动平衡,车轮总成的动不平衡将引起周期性的不平衡向心力及不平衡力矩。
以上两项影响因素引起的周期力按作用方向可分为:径向力变化(RFV)、侧向力变化(LFV)、切向力变化(TFV)。通常径向力变化(RFV)会导致汽车的垂直振动,侧向力变化(LFV)会导致汽车的左右摇摆,切向力变化(TFV)会导致汽车的前后牵动。
钢圈的径跳引起车辆的周期性垂直振动,钢圈的端跳则引起车辆的周期性左右摇摆。
车轮总成对汽车激励的振动属于周期性振动。其激振频率f与汽车行驶速度v的关系有:f= (f为激振频率HZ,w为汽车行驶速度km/h,r为轮胎滚动半径m)。
3、假定汽车前轮定位参数及整车质量参数符合设计要求,前板簧刚度及减振器有关参数也符合设计规范,并且不考虑路面不平度对汽车振动的激励以及发动机、传统系对汽车振动的激励。仅从车轮总成着手,分析车轮总成对汽车激励振动的影响。
若车轮总成激励的振动足够使驾驶室异常抖动,则随着车速的提高,驾驶室异常抖动将越发严重。若车轮总成激励的振动不足够使驾驶室异常抖动,当车轮总成的激振频率f在驾驶室系统的(0.75- )倍固有频率范围里时,驾驶室系统将与车轮总成形成共振,此时驾驶室将可能异常抖动;随着车速的提高,车轮总成的激振频率f也逐渐提高,当激振频率f超过驾驶室系统的(0.75- )倍固有频率范围时,驾驶室将可能不再异常抖动。
三、NJ1038车整车异常抖动的分析:
结合用户的反映和实车路试的体验,NJ1038车在车速40~70km/h范围里以稳速行驶在平坦路面上时,驾驶室严重异常抖动,且有明显的节奏感。
在万寿库房挑出两辆状态相同的NJ1038车:均装配Y4100Q发动机、17HN1变速箱、徐州轮胎(6.50-16)和济宁钢圈(3101NA730-020)。一辆白色车,VIN码为LNJBCD8363LL34629,整车异常抖动;一辆蓝色车,VIN码为LNJBCD83XLL33709,无整车异常抖动现象。
将这两辆相同状态但具有不同现象的整车进行换装对比分析:将两辆车的前后车轮互换后进行专项路试,白色车不再有整车异常抖动现象,而蓝色车出现整车异常抖动现象。以上换装对比分析说明,造成整车异常抖动的主要原因在于轮胎带钢圈总成。
将存在制动反弹及严重异常抖动的整车上的轮胎带钢圈总成拆下,对其进行系统全面的解体检查分析:
1、装夹平衡块后轮胎带钢圈总成的剩余不平衡量情况:
以上数据说明:装夹平衡块后轮胎带钢圈总成的剩余不平衡量66.7%不合格,对轮胎带钢圈总成的剩余不平衡量失控。
2、去掉平衡块后车轮总成的原始不平衡量情况:
以上数据说明:去掉平衡块后车轮总成的原始不平衡量83.3%不合格;在单面>120g、双面>214g时不能进行动平衡,必须进行第二次合成后再平衡,但实际未按此要求操作。
3、去掉平衡块、轮胎及挡圈后钢圈的动平衡情况:
以上数据说明:去掉平衡块及挡圈后钢圈的动平衡67.7%不合格,对钢圈的动平衡失控。
4、将钢圈带挡圈总成的剩余不平衡量调为0g,对6个拆下来的轮胎进行动平衡,测量轮胎的动平衡情况:
以上数据说明:轮胎的动平衡50%不合格,对轮胎的动平衡控制不严。
通过以上对存在整车严重异常抖动的NJ1038车轮胎带钢圈总成的解体分析可得:轮胎、钢圈、车轮总成的动平衡均严重超标,是造成NJ1038车整车异常抖动的主要及直接原因。
四、总结
通过对汽车振动的影响因素的分析,主要从车轮总成对汽车振动的激励着手,结合对NJ1038车整车异常抖动的分析研究,可以得出以下结论:
1、车轮总成的动不平衡对NJ1038车的整车异常抖动起着主要作用,要解决跃进系列车的整车异常抖动问题,必须首要解决车轮总成的动不平衡问题。
2、在现有条件下,无法对轮胎的不均匀性进行精确测量,只能通过对轮胎的动平衡来控制轮胎的不均匀性,同时应要求生产厂家对轮胎的不均匀性加强控制。
3、为保证跃进系列车不再出现异常抖动问题,还应对钢圈的端跳、径跳进行有效地控制。
五、参考资料
1、焦庆宏·NJ1061,振动舒适的试验研究,《轻型汽车技术》,2001(8):15-22
2、余志生·汽车理论(第2版),机械工业出版社,1999
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