基于某车型换挡摇臂支架NVH性能优化研究

郭杨 王涛 冉立

华晨鑫源重庆汽车有限公司工程研究院 重庆市 401329

1 引言

一般手动挡车型的换挡杆通过换挡拉线与变速器上的换挡摇臂相连接，因此由它带来的振动噪声问题日益被重视，换挡杆振动问题一般来源于动力总成及其附件通过换挡拉线传递的激励，作用在换挡球头，其性能直接影响换挡的平顺性、操纵稳定性和舒适性等，本文以某款手动挡样车车型换挡杆发麻，振动大，隔振感差，通过对换挡摇臂支架NVH性能优化研究为例，为解决类似问题提供参考。

2 问题描述

通过对某款手动挡试制样车进行主观评价，在怠速空挡踩油门及各挡位加速工况下，仪表显示常用转速在1900rpm左右换挡杆发麻，振动量大，隔振感差。此问题影响舒适性及整车换挡杆品质，不可接受。

3 试验部分

测试前需准备LMS test.lab数据采集系统、传感器、力锤等。本次试验分为三挡加速、力锤敲击两部分试验，三挡加速用 Signature Testing – Advanced模块采集数据，进行整车车内换挡杆振动测试，力锤敲击试验采用Structures Acquisition Testing-Impact模块，进行换挡摇臂支架频响测试。

4 试验结果与分析

通过三挡全油门加速动态试验测试结果如下图所示：

如图1所示在转速1975rpm左右，频率在65.8Hz换挡杆振动大，振动量相对其它转速偏高。通过以上的试验结果与主观评价的感受一致基本相符合，结合测试分析在转速1975rpm的峰值主要由二、四阶次贡献。其中二阶贡献最明显，一般根据工程经验而言，受二阶贡献较大一般来源于动力总成，通过样车排查传递路径分析换挡杆是通过换挡拉线一端连接在变速器端换挡摇臂支架上，另一端是与换挡杆支座相连，换挡摇臂支架太薄配重质量与中心距离较长无隔振措施，受动力总成的激励，很容易被激励引起支架共振通过换挡拉线连接到换挡杆支座引起换挡杆异常振动发麻。

基于以上初步分析，现对换挡摇臂支架进行力锤敲击试验测试换挡摇臂支架的频响函数FRF为65.8Hz，根据频率阶次，计算出转速约为1975rpm，与动态测试结果和主观评价高度一致相符合。

图3 全油门加速支架优化后振动频谱瀑布图

图4 全油门加速支架优化后换挡杆振动总级及阶次曲线图

针对问题现象有以下优化方案措施：（1）提高换挡摇臂支架的固有频率；（2）更改换挡摇臂支架结构；（3）采取换挡摇臂支架隔振相应措施。

本文结合生产制造成本及时间周期等因素采用的是提高加强换挡摇臂支架的固有频率。

5 试验方案验证

现对原状态换挡摇臂支架进行补强提高支架固有频率，力锤敲击试验测试换挡摇臂支架优化前后的频响函数FRF，其试验测试结果如下图所示：

由图2优化后支架频率为113Hz，相比原状态换挡遥臂支架固有频率提高47Hz。

通过优化后动态测试三挡全油门加速试验结果如下图所示：

如图3所示，与原状态对比可以看出在转速1975rpm左右，频率在65.8Hz，换挡杆受动力总成的激励二阶、四阶振动量明显减小。

如图4所示，优化后换挡杆Y向总级及阶次振动均有所降低，曲线无明显峰值，且在转速1975rpm从曲线看出，Y向的总级原状态振动量级相比原状态降低0.5g，二阶从原状态振动量级相比原状态降低0.48g， 四阶从原状态振动量级相比原状态降低0.16g，整体效果相比原状态都降低显著，特别是来源于发动机二阶、四阶贡献明显降低。

6 结语

通过对某车型手动挡样车换挡摇臂支架的优化改善了换挡杆NVH性能，换挡品质得到提升。在以后开发车型中，设计初期做好NVH性能的把控，为其它车型在后期样车试制阶段过程中NVH性能调校优化工作提供参考。