輕卡車身振動問題的相關探析

張運生

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.18.042

摘 要：輕卡在路面行駛過程中由于受到路面、車內發動機等各種因素的影響，有很大程度會出現局部車身或整車振動的情況。當車身振動達到一定程度時將會對駕駛員、乘客乘坐的舒適性造成一定的影響，或者對輕卡內運載的貨物造成影響。現文章主要針對輕卡車身振動問題進行相關探析與研究。

關鍵詞：輕卡車身振動 模型建立 故障排除

中圖分類號：U472 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）06（c）-0042-02

輕卡在路面行駛過程中往往由于路面、發動機等各種因素的激勵作用導致車身或局部出現不同程度的振動。針對車身振動建立模型進行研究，判斷引發車身振動的因素，對車身振動進行處理對于保證輕卡運輸安全性，駕駛乘坐穩定性有著重要的作用。

1 輕卡車身振動特性與研究趨勢

輕卡車身振動可以分為車身垂直振動、縱向角振動、側傾振動、座椅振動等各種形式。當前國內外對于輕卡車身振動及其特點的研究起步較早，在理論領域已經取得了突破性的進展，實驗實踐也相對成熟[1]。當前針對輕卡車身振動及其特點進行的研究主要是針對改善輕卡行駛平穩性而開展的。根據不同的研究目標可以將車輛系統進行簡化處理，并且建立相關模型來對輕卡車身振動及其特點進行研究。常用的振動分析模型主要分為三大類別，分別為兩自由度的1/4車輛模型，平面五自由度的1/2車輛模型與三維整車模型。首先，假如車身質量分配系數接近1，則可以當作輕卡車身前后部振動是處于獨立狀態，即可以建立表示1/4車輛的兩自由度模型。在采用這一模型進行分析研究時，計算過程簡便，計算工作量不大，但是僅僅只可以針對車身與車輪的垂直振動進行研究，所得到的研究結果精度不高。針對輕卡車身振動的懸架、座椅參數優化配置等大部分均采用這一模型進行研究。然而由于該模型對車身縱向角振動與側向角振動的研究不夠深入，因此大多數情況用于粗略定性分析中；其次，假如車輛相對于縱垂面處于完全對稱的情況，并且車輛左右車輪的路面不平整程度變化相同，則可以當作車輛是處于縱垂面上振動，即可以將車輛視為1/2車輛的平面五自由度模型。這一模型直接體現了車身的垂直與縱向角振動。路面存在的不平整激勵輸入分為前后輪，經過五自由度模型分析所獲得的結果相對于二自由度分析的結果更加精確。所以在輕卡車身振動模擬研究與懸架、座椅參數優化分析中，五自由度模型的應用更加廣泛；最后，要全方位展現車身的垂直振動、縱向角振動與側向角振動，并且將路面經過車輪所形成的不平激勵對車身的影響展現出來就需要將車身進行三維立體處理。三維立體模型將車身4個車輪所受到的路面激勵的差異以及車身側傾所導致車身振動的情況考慮在內，從而真實完整地展現了輕卡車身振動的情況[2]。利用三維整車模型可以真實地體現車輛振動的實際狀態，利用該類型模型還可以將前后懸架結構形式的各種組合情況展現出來。縱觀當前輕卡車身振動的國內外研究狀態可以得知，針對輕卡車身振動的理論研究已經相對成熟，傳統的理論計算、模型分析與有限元方法得到了綜合使用，所建立的模型精度達到一定水平，結合相關試驗結果可以有效改善輕卡車身振動、行駛平順性等相關問題。未來在對輕卡車身振動進行研究的過程中需要更加傾向研究輕卡車身振動與動力傳動系統扭轉振動耦合的問題，在耦合機理與建模方面需要進行深一步的研究。

2 輕卡車身振動的原因與診斷

2.1 輕卡車身振動的原因

輕卡車身振動系統是一個十分復雜的系統，其包括輪胎、車架、車身、貨廂以及各類型連接構件等。導致輕卡車身振動的因素眾多，其中包括車身剛度、駕駛室懸置、懸置軟墊強度、輪胎等。正由于輕卡車身振動十分復雜，導致在診斷車身振動的時候診斷起來難度較大，要分析原因并解決問題顯得更加困難。輕卡在運行過程中如出現明顯振動則會導致舒適性變差，通常改善車身振動這一問題都是采用減震器來調整振幅的方式，以改善駕駛員與乘客的舒適性。假如輕卡車身振動頻率相同，則會出現共振的情況，從而導致駕駛與乘坐的舒適性變差。通常來說，車身振動的原因包括下列幾個：第一，發動機運轉。由于輕卡發動機在運轉過程中曲軸會出現相應的變化，從而使得汽車旋轉部件持續處于不平衡狀態進而導致車身出現振動[3]。例如，四缸發動機每一周期內均會出現兩次轉矩變化，并且兩次方向均不一致。出現這種變化的頻率越高則車身振動的問題愈加嚴重。第二，不平衡旋轉件導致的車身振動。通常是由于旋轉中心與部件的重心不平衡導致車身出現振動。第三，輪胎、輪轂不均勻而導致車輛在行駛過程中徑向力與軸向力一直處于變化當中，進而導致車身出現振動。第四，萬向節傳動角度而導致的車身振動。輕卡所使用的萬向節為普通帶有不等速傳動性質的萬向節，十分容易導致不平衡傳動的情況出現。如果道路情況不甚良好，則會導致萬向節角度出現變化，進而使得車身出現振動。

2.2 輕卡車身振動的診斷

要對輕卡車身振動進行診斷需要對各種因素進行判斷，以專業的維修流程與方法來進行全面而詳細的檢驗。首先，收集信息。在診斷輕卡車身振動時需要對車身振動的情況進行詳細描述，其中包括振動位置、振動頻率、車輛狀態、車輛故障等情況。假如是車輛發動機故障導致的車身振動則需要對發動機的使用狀態進行了解后再進行詳細診斷；其次，重現故障。雖然要重現輕卡車身振動這一情況難度較大，但是針對輕卡車身振動的實際情況可以采取以下兩種方式來進行重現：第一，動態測試。這一方法需要初步明確車身振動所形成的位置，在選擇安全熟悉道路的基礎上從特定角度駛入，導致車輪行駛不平穩進而扭曲，再重現車身振動。第二，靜態測試。被檢測車輪在經過道路動態測試后可以選擇使用靜態測試的方式進行復試。將輕卡托舉后使用橡膠錘來敲擊發生振動的可疑位置，進而進行判斷；再次，確認故障。確認故障可以使用互換法與設備法。所謂互換法即為在道路測試之后將可疑部件進行一一更換，以對振動故障的位置進行排查，這一方式相對機械和傳統。而設備法即為使用多通道噪聲分析設備，利用傳感器來收集數據信號，對設備振幅、波形等指標進行深入研究，進而判斷具體故障。在明確好位置后需要針對可疑部件進行排查，核實零件是否破損、是否安裝牢固等。接著，進行修理工作。如存在間隙問題則可以采用填充法與重新修復法來對零部件進行修復，使得車輛行駛時不再出現振動。或更換零部件可以最為有效地改善車身振動的問題；最后，檢查試車。在輕卡完成檢修后需要進行最后的試車步驟。這一環節的具體步驟與故障重現的內容為一致的，主要目的是核實故障是否已真正被排出，并對其他問題進行檢查。

3 結語

導致輕卡車身出現振動的原因眾多，在對車身振動進行分析時可以針對不同情況來建立不同類型的模型進行研究。同時，還可以針對輕卡出現振動的原因進行探索，并且利用統一而規范的檢查流程來對振動原因進行排除并處理，以保障改善車身振動情況。

參考文獻

[1] 田德青，呂福鵬，張桂振.有關輕卡車身振動問題的分析[J].山東工業技術，2015（13）：192.

[2] 孫宗璽.重型卡車駕駛室振動問題優化研究[J].電子測試，2016（5）：163-164.

[3] 孫雪，岳本朋，孔艷梅.基于人機工程學的某輕卡車身布置淺析[J].農業裝備與車輛工程，2010（5）：35-37.