汽车共振问题分析

2019-11-28郝志诚

商品与质量 2019年23期

郝志诚

广州广电计量检测股份有限公司长春分公司吉林长春 130000

汽车的行驶平顺性是指汽车在一定的速度范围内行驶时，能够保证驾驶员与乘客不会因汽车在行驶过程中所产生的振动和冲击，而引起不舒服、疲劳的感觉，以及保持运送货物完整无损的性能。来自汽车自身的振动，会直接影响汽车的运输速度，降低运输效率，其次，随着振动而产生的动载荷，也会在一定程度上加速对汽车零部件的磨损，甚至降低整车的使用寿命，影响了驾驶的舒适性。

1 现场分析

对异常传出位置进行判定，主要是从变速箱后第一节传动轴中发生异常声响，对换挡加速转速进行分析。结合故障发生具体现象，相关技术人员要选取故障排除措施，但是此类故障未能全面消除。技术人员要对传动轴动平衡进行分析，对动齿轮间隙进行探查，及时更换加强版传动轴，相同车型传动轴之间能相互交换，选取相应材料对传统轴进行包裹，在传动轴中要添加相应的填充材料。针对故障采取排除控制措施之后，要对传动系统采取专项测试检验，对噪声信号、转速变动波动信号等进行分析。通过试验初步判定产生异响主要问题是传统系统扭转共振[1]。

2 模态分析

载货车高压管路是连接气瓶到减压器之间的供气管路。本文所述型号载货车，其气瓶组位于载货车后车门（下客门）上方车顶处，管路为壁厚1mm、外径为8mm的不锈钢管，该钢管泊松比为0.29，弹性模量为19.3GPa，密度为8030kg/m3。管路实际走向从气瓶组的管路汇合处开始，平行于车顶向后布置到后车门前框，然后垂直向下直达车底板平面下方，再沿车底板梁框架到达减压器，管路总长10.9m，沿实际走向从气瓶组到减压阀共转弯10次，分为11个小段。构建有限元三维模型时，为便于计算和收敛，需将供气系统上的部分零部件的安装特点及布局进行简化处理。其中，从力学特征上看，可将气门阀、三通阀、过流保护阀以及减压器处理成个固定约束，可等同于固定供气管路的作用。该CNG载货车沿高压供气管路布置了13个“U”形固定管夹，通过螺栓将高压管路固定在底盘上，约束强度足够，在建模时，可将这13个固定管夹处理成贴合在高压供气管路上的光滑圆柱体，该圆柱体质量和尺寸等效于原“U”形管夹。管路有限元模型中的走向、长度均按以上实际布局建立，各固定点处约束的边界条件设置为全自由度的固定约束。论文所研究的CNG载货车采用了六缸四冲程发动机，其额定转速及怠速分别为2200r/min、600r/min，根据汽车理论计算可得，该发动机激励频率范围为30-110Hz，这也是文章重点分析的频率范围。模态分析旨在为系统的振动特性及动力学优化设计提供理论依据。论文所关注的是管路安装在汽车上的预应力条件下低阶模态频率和振型，因此，对管路有限元模型设定为工作环境下的全自由度的固定约束[2]。

3 计算工况

当前对传动系统进行有效匹配能对共振问题进行有效控制，对过去传动系统模态进行全面优化，能对扭转共振进行控制，降低各项影响。结合问题发生具体现象，可以在5挡基础上进行优化计算，将不同变量都设为1，确定相对取值范围。对表1相关数据分析可知，当前为了保障传动系统扭转振动固有频率能有效控制，可以应用调节离合器扭转减震器刚度措施。还能应用扩大动盘惯量、变速器输出轴总成惯量，对左右半轴基本刚度进行控制。在离合器基本扭转减震器刚度保持不变状态下，可以结合变量趋势对灵敏度进行分析，获取系统基本频率。将低离合器扭转减振器刚度进行适度控制，能获取系统基本固化频率。

4 改进方案

在管路所承受的内外部振动激励无法改变的条件下，为了避免其疲劳损坏，增强管路的使用稳定性，改善NVH性能，可通过研究管路的约束、结构（内径、壁厚、走向）的变化对固有频率的影响规律，从而得到一个合适的改进方案。对于高压管路来说，管道内径会直接影响到供气流场，管路走向受整车实际结构约束，可调性很小，管路壁厚的调整涉及到整个管路的更换及其与车身的再次匹配。根据高压管路模态分析结果可知，原管路系统的约束点位置与模态振型的节点位置存在较大差异，布局不够合理。基于以上分析，兼顾到优化方案的经济性、可行性原则，以管路约束点位置作为研究对象，研究其优化方案[3]。

从发动机外特性曲线中能获取相关信息，在保持稳定加速以及长时期匀速行驶，发动机基本输出扭矩不会超出规定范围值，所以对后续冲击工况能起到重要的保护作用。总而言之，将离合器进行全面优化设计之后，对传动系统扭转振动进行分析，在全新的离合器方案中能有效降低传动系统基本共振频率，怠速模态以及主减振模态处于相应运行状态中，全新的扭转减振性能设计更加科学化。最后要对之前存在传动系统异响的样车进行改造，然后添加相应离合器，对不同工况进行试验，对比不同测量时期传动轴噪声基本变化情况，整合变化趋势以及相关数据。在汽车5挡加速工况中，当传动轴产生异常声响问题之后，对离合器进行改进，能促使传动轴的噪声逐步降低，整辆车经过一段时间运行无任何异响问题。