制造工艺对转向系统NVH性能的影响

杨荣立

（安徽江淮汽车集团股份有限公司 技术中心，安徽 合肥 2300601）

制造工艺对转向系统NVH性能的影响

杨荣立

（安徽江淮汽车集团股份有限公司 技术中心，安徽 合肥 2300601）

文章对几类转向系统NVH性能问题-怠速抖动、摆振、异响主要表现形式进行了阐述。对能引起转向系统NVH性能问题的装配工艺方面的原因进行了分析。

转向系统NVH性能；装配工艺

CLC NO.:U466 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-90-03

前言

随着国内汽车工业的不断发展及人们生活水平的不断提高，汽车的NVH性能已经成为人们重点关注的关键性能之一。转向系统的NVH性能作为影响整车NVH性能的一个重要因素能够被驾驶员直接感知，其性能好坏很大程度上决定了整车NVH性能的优劣。目前已有大量研究阐述了如何从转向系统设计上对其NVH性能进行提升。但实际上，特别是在一款车型开发中的试制车阶段，很多转向系统NVH性能问题是由装配工艺方面的原因引起的。

1、怠速工况转向系统振动

1.1 产生机理分析

怠速工况下转向系统振动主要表现在转向盘上，分为开空调与关空调两种情况。

（1）怠速关空调

此时引起转向系统振动的激励主要来自发动机往复惯性力，其激励频率为：

n为发动机转速， z为发动机缸数。乘用车怠速发动机转速一般为600～1000r/min，因此怠速工况下发动机二阶激励频率一般为20～33Hz。目前乘用车转向系统模态能做到≥35Hz，因此怠速工况下转向系统模态被发动机二阶不平衡激励激发产生共振的几率较小。

在实车上，转向盘振动较大的原因主要是悬置系统对发动机的隔振性能不满足设计要求（隔振率≥20dB）。在设计阶段，通过一系列模拟计算可以确定合适的悬置刚度确保悬置拥有良好的衰减能力。但在悬置的制造过程中，难以保证悬置刚度处于合理的精度范围内。在实车上测试的悬置刚度通常与设计值相距甚远，悬置对发动机振动衰减能力不足会引起转向系统产生强迫振动。这是一个车型量产阶段方向盘振动水平不稳定的主要原因。

（2）怠速开空调

此时引起转向系统振动的激励除了发动机外，还有空调压缩机及冷却风扇。冷却风扇动不平衡太大或是冷却风扇悬置对风扇所产生的振动衰减能力不足会导致冷却风扇振动通过车身传递路径传给方向盘引起反动盘强迫振动。冷却风扇的激励频率为

f为冷却风扇基频，m为冷却风扇转速。乘用车冷却风扇转速一般为1200～2400rpm/min，因此冷却风扇的激励频率一般为20～40Hz。此频率涵盖了一般转向系统模态固有频率，使转向系统模态被激发产生共振的风险较大。因此，在制造过程中对冷却风扇的动不平衡的控制就显得尤为重要。通常规定乘用车冷却风扇的动不平衡要求≤10g.mm。

1.2 实际案例

某款轿车开空调时方向盘振动较明显，通过测试发现方向盘振动峰值频率为40Hz，与冷却风扇（2400rpm/min）激励频率一致。对冷却风扇进行动不平衡检测，测得其数值≥20g.mm，不满足设计要求（≤10g.mm）。通过对冷却风扇进行动不平衡修正，将风扇动不平衡降低至10g.mm。

图1 优化前

图2 优化后

此时方向盘40Hz振动峰值消失，方向盘抖动情况得到大幅改善。其X、Y、Z向的振动加速度分别由0.11g、0.045g、0.037g降低至0.03g、0.024g、0.012g。

图3 冷却风扇优化前后方向盘振动对比测试数据

2、方向盘摆振

2.1 产生机理分析

摆振是指汽车在平坦路面上以一定的车速下行驶时，所产生的车轮绕主销的持续振动现象。前轮的持续振动会引起方向盘产生抖动。摆振对于汽车是非常有害的，它使汽车的操纵稳定性变坏，降低行驶的安全可靠性，严重时还会影响汽车的平顺性。

方向盘产生摆振的原因较为复杂，主要是行驶系、转向系、驱动系的一个或多个部件产生问题。

（1）轮胎动不平衡

轮胎动不平衡对方向盘摆振会产生较大影响，对转向轮的跳动何横摆都有影响。如果轮胎动不平衡较大，那么轮胎每转一周都会产生较大激励，激励频率为：

其中V-车速；S -车轮周长

当激励频率与转向轮绕主销振动的固有频率相近时，就会发生强烈的前轮摆振。进而引起方向盘产生摆振。因此，无论是在轮胎制造过程中（离车检测）还是在整车上（就车检测），皆须对轮胎动不平衡进行严格控制，一般要求≤5g。

（2）前轮定位参数

前轮定位参数包括前轮外倾角，前轮前束、主销内倾角和主销后倾角四个要素。前轮定位参数不符合设计要求，会破坏转向轮的稳定效应，引起前轮发生摆振。因此在车辆装配过程中必须对每台车辆前轮定位参数进行严格检测，使之达到设计要求。

3、转向异响

异响的发生带有极大的随机性和不确定性，零部件的加工精度、装配过程中的清洁状况都有可能造成转向异响的产生。因此异响没有固定的产生机理，这里主要列举在制造过程中出现较多的转向异响案例。

3.1 转向器异响

某款乘用车转向时能听见转向器中发出类似于“嘶嘶”声，无论在怠速情况下还是在行驶中转声音均均存在，停止转向噪声消失。通过对转向系统的拆解发现转向器转阀刃口有划痕。

图4 转向器转阀

进一步分析得出异响原因为转向器转阀刃口加工精度不合格导致转向器内油液冲击阀刃口的高速射流声。通过调整并固化输入轴阀口加工工艺（二合一磨床加工输入轴阀口磨油口工序中增加一道打磨工序），提高转向器阀芯的精度，满足转向器工作的噪音指标。

3.2 转向泵异响

某款MPV转向时，动力转向泵异响并伴随转向沉重。经对故障件拆解分析，发现动转泵滑阀被卡滞，滑阀和滑阀孔都有不同程度的划伤，原因为此处进入赃物造成卡滞，从而不能调节流量和压力，产生转向异响、沉重等问题。

图5 工艺要求

图6 转向泵

某款SUV原地转向盘打到底时，转向泵发出“呲呲”的异响声；行驶中，无论什么车速，打方向时，发舱内发出同样异响。经检查为动转液不足，导致转向系统混入空气而产生气动噪声。将动转液加满后，该异响消失。

图7 油液加注工艺要求

4、结束语

综上所述，转向系统的NVH问题发生较为频繁，且极易引起客户抱怨。严格按照工艺要求对转向系统的每个零件进行加工及装配，加强生产过程中的质量管控对于其转向系统的NVH问题的控制有着十分重要的意义，因此在今后的汽车总装工艺过程中，应该加强对装配要求的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性，制造过程中每个环节的疏忽都有引起方向盘抖动、异响等问题的风险。只有严格按照工艺要求实施装配，才能有效降低转向系统产生NVH问题的风险。

[1] 庞剑,谌刚,何华.《汽车噪声与振动——理论与应用》[M].第一版,北京：北京理工大学出版社,2006.236-262,309-323.

[2] 杨亮,吴行让.《汽车怠速方向盘振动控制研究》1006-1355 (2011) 05-0080-06.

The Influence Of Manufacturing Process On The Properties Of NVH Steering System

Yang Rongli
( Center of Technology, Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

In this paper, manifestations of several kinds of steering system NVH performance issues-the idle jitter, shimmy, abnormal were introduced. The reasons made in the manufacturing process which lead steering system NVH performance problems caused were analyzed as well.

steering system NVH performance; manufacturing process

U466

A

1671-7988 (2017)08-90-03

杨荣立，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.031