某轻型商用车驾驶室抖动问题优化

岳 涛，殷金祥，王军龙，黎程，宋吉全

某轻型商用车驾驶室抖动问题优化

岳 涛1，殷金祥1，王军龙1，黎程2，宋吉全2

（1.潍柴动力股份有限公司上海研发中心，上海 200122； 2.潍柴新能源商用车有限公司，山东 烟台 265200）

针对某轻型厢式卡车空载状态下，在40～60 km/h车速区间内，驾驶室存在较明显的前后抖动现象。文章采用工作模态分析（OMA）试验方法，对模态频率、阻尼、振型等进行了分析，确定了驾驶室抖动峰值频率。在传递路径上确定了驾驶室悬置和悬架隔振存在较明显问题，结合问题点，制作对应的优化样件进行整改。从测试结果上看，效果明显，对实际工程问题的解决具有借鉴意义。

轻型商用车；OMA；驾驶室抖动；NVH

随着我国汽车市场的蓬勃发展，消费群体对汽车舒适性要求越来越高，为满足消费者需求，各大商用车主机厂也越来越关注产品的舒适性能开发，如怠速工况方向盘、后视镜抖动、车内噪声，行驶过程驾驶室振动等性能。本文就是对某一款商用车开发过程中发现的行驶工况驾驶室异常抖动问题进行测试研究。

模态测试是舒适性开发过程中必不可少的一项工作，常见的试验模态分析可以分为实验模态分析（Experimental Modal Analysis, EMA）、工作模态分析（Operational Modal Analysis, OMA）和运行响应模态（Operational Deflection Shape, ODS），其中ODS和OMA测试方法不需要通过力锤敲击获得振动信号，只需要通过传感器采集运行工况实时振动信号即可进行分析，不会对结构造成破坏，因此，在一些结构不适合敲击场景有比较好应用，本文介绍的驾驶室异常振动整改工作就是借助OMA测试方法开展的。

1 问题描述

在某轻型商用车整车噪声、振动与声振粗糙度（Noise, Vibration, Harshness, NVH）性能测试中发现，在空载状态下40～60 km/h车速区间，该车驾驶室存在较明显的前后抖动现象，针对该现象，进行驾驶室振动测试[1]，增加B柱测点（方向）辅助考察，测试结果如表1所示。

表1 原状态驾驶室行驶抖动测试结果

位置振动加速度/(m/s2) 40 km/h50 km/h53 km/h55 km/h60 km/h 坐垫0.480.570.580.580.67 靠背0.600.860.910.670.75 脚部0.190.270.280.240.28 总值0.801.071.120.911.05 B柱0.841.371.491.271.40

原状态测试结果可以看出，在40～60 km/h车速区间，靠背存在较大的振动（整车向为主），和主观感受驾驶室前后抖动现象一致。匀速 53 km/h工况时达到最大值。

2 问题分析

2.1 驾驶室OMA特性分析

为进一步分析问题，增加空挡滑行试验，从测试结果来看，40～60 km/h范围内振动较大，靠背处振动较明显，从colormap图上可以看出，存在4～7 Hz范围内共振带，和轮胎1阶次激励耦合，因此，需要对驾驶室模态特性进行分析考察。试验测试结果见图1。

采用锤击法进行驾驶室模态特性测试容易对驾驶室外钣金造成不可恢复的变形，结合实际问题，选用OMA测试方法对驾驶室刚体模态特性测试分析。在驾驶室外轮廓位子粘贴8个加速度传感器，采集振动数据，进行OMA分析，如图2所示。

图2 驾驶室OMA测点布置示意图

OMA试验采用西门子32通道数进行振动信号采集，考虑到人体对振动频率的感知情况和驾驶室振动特性，信号采集带宽设置为100 Hz，采用50量程的3向加速度传感器进行测试，对30 Hz以内的OMA测试结果进行分析。

从OMA测试结果分析来看，30 Hz以内驾驶室行驶抖动主要峰值频率和振型见表2。

表2 原状态驾驶室OMA测试结果

阶次频率/Hz振型 12.29Z向平动 24.52Ry转动 35.76Ry转动 46.45Ry转动 57.12RZ转动

从OMA测试结果来看，驾驶室存在2.29 Hz、4.52 Hz 、5.76 Hz、6.45 Hz、7.12 Hz较明显峰值，除第1和第5阶模态之外，其余均为驾驶室俯仰振型（R转动），其中5.76 Hz和6.45 Hz与53 km/h和60 km/h轮胎1阶转频对应。结合该车偏频数据，2.29 Hz 和4.52 Hz频率来自前悬架和后悬架簧上偏频，悬架偏频测试结果如图3所示。

2.2 悬架隔振性能分析

在驾驶室上找到了和悬架相关的2个较明显的振动峰值，因此，需要确认悬架隔振性能[2]是否存在问题。

结合车型特点，在前车桥和前板簧、后车桥和后板簧之间布置加速度传感器进行隔振测试，主动端测点放置在靠近车轮的车桥侧，被动端测点放置在板簧中心位置对应的车架侧。

原状态悬架隔振性能测试结果见表3。从测试结果可以看出，后悬架隔振性能较差，需要整改优化。

表3 原状态悬架隔振测试结果

位置隔振率/% 40 km/h50 km/h53 km/h55 km/h60 km/h 左前87.6587.1884.7883.3087.38 右前66.7371.3172.6871.8669.47 左后39.3728.7430.4037.8639.82 右后30.4020.0924.2736.1830.16

3 整改优化

3.1 驾驶室优化方案

该驾驶室通过4个橡胶悬置安装在车架连接的支架上，通过驾驶室OMA测试结果可以看出，存在的5.76 Hz和6.45 Hz模态均为驾驶室刚体模态，非驾驶室弹性体模态，和橡胶悬置的刚度相关性较大。决定临时采用增大驾驶室悬置刚度方案来提升驾驶室刚体模态，刚度变化见表4。

表4 驾驶室悬置刚度 单位：N/mm

位置原状态优化方案 左前8001 800 右前8001 800 左后5003 000 右后5003 000

方案样件如图4所示。

图4 驾驶室悬置优化样件

3.2 悬架优化方案

针对后悬架隔振效果差的问题，决定采用少片簧方案进行验证，通过降低板簧动刚度方式来提升隔振效果，方案样件如图5所示。

图5 后板簧优化样件

优化方案后悬架隔振性能测试结果见表5。

表5 优化方案后悬架隔振测试结果

位置隔振率/% 40 km/h50 km/h53 km/h55 km/h60 km/h 左后54.4559.9252.2155.8748.30 右后50.0352.7656.1654.3649.83

3.3 整改效果

对优化方案驾驶室OMA进行复测，测试结果如图6所示。

从驾驶室OMA测试结果对比可以看出，驾驶室振动响应，在2.2～12.5 Hz内有较明显的下降。受驾驶室大刚度悬置方案影响，驾驶室俯仰模态最低模态从5.76 Hz提升至6.78 Hz。

图6 优化方案驾驶室OMA测试结果

对上述方案进行行驶抖动测试，B柱参考点振动改善效果见表6。

表6 B柱参考点行驶抖动测试结果

位置振动加速度/(m/s2) 40 km/h50 km/h53 km/h55 km/h60 km/h 原状态0.841.371.491.271.40 方案0.420.450.480.540.53

座椅靠背振动改善效果见表7。

表7 座椅靠背行驶抖动测试结果

位置振动加速度/(m/s2) 40 km/h50 km/h53 km/h55 km/h60 km/h 原状态0.600.860.910.670.75 方案0.370.390.420.390.42

原状态40～60 km/h车速区间驾驶室前后抖动问题明显得到改善，整改效果明显。

4 结论

本文对某轻型厢式卡车空载驾驶室抖动问题进行研究，借助OMA测试方法寻找出驾驶室抖动相关影响因素，通过驾驶室悬置和后悬架板簧整改优化，提升了驾驶室刚体模态和悬架隔振率，有效地降低了驾驶室行驶过程中的抖动，该方法对实际工程问题的解决具有指导意义。

[1] 中国国家标准化管理委员会.汽车平顺性随机输入行驶试验方法:GB/T 4970－1996[S].北京:中国标准出版社,1996.

[2] 刘显臣.汽车NVH综合技术[M].北京:机械工业出版社,2014.

Optimization on the Cab Shaking Problem of a Light Van Truck

YUE Tao1, YIN Jinxiang1, WANG Junlong1, LI Cheng2, SONG Jiquan2

( 1.Shanghai Research & Development Center of Weichai Power Company Limited, Shanghai 200122, China; 2.Weichai New Energy Commercial Vehicle Company Limited, Yantai 265200, China )

In the unloaded state of a light van truck, the cab has obvious forward and backward shaking phenomenon in the speed range of 40～60 km/h. In this paper, the operational modal analysis (OMA) test method is used to analyze the modal frequency, damping, vibration mode, etc., and determine the peak cab shaking frequency. It is determined that there are obvious problems in vibration isolation of cab suspension and suspension on the transmission path, according to the problem points, corresponding optimization samples are made for rectification. The results show that the effect is obvious, and it has reference significance for solving practical engineering problems.

Light van truck; OMA; Cab shaking; NVH

TB535

A

1671-7988(2023)19-104-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.019.020

岳涛（1987－），男，工程师，研究方向为整车NVH开发，E-mail:411010638@qq.com。