汽車(chē)共振問(wèn)題分析與檢測(cè)

閆云敬

摘 要：隨著人們對(duì)汽車(chē)品質(zhì)要求的提高，汽車(chē)舒適度、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性等因素越來(lái)越受到人們的重視，而影響這些指標(biāo)的原因即為汽車(chē)的共振。文章分析了汽車(chē)共振的原因，包括外部環(huán)境和內(nèi)部發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)等。同時(shí)，闡述了汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、前束傾角以及車(chē)輪動(dòng)平衡等檢測(cè)技術(shù)，為相關(guān)汽車(chē)共振檢測(cè)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)共振，原因分析，共振檢測(cè)技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：U467 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

任何機(jī)器都會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)源具有一定的固有頻率，且由于振動(dòng)的傳播等環(huán)節(jié)，物體容易發(fā)生共振。汽車(chē)的振動(dòng)是汽車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不可避免的現(xiàn)象，由于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊載荷，且存在機(jī)械配合間隙等問(wèn)題，汽車(chē)的沖擊振動(dòng)不可避免。

隨著汽車(chē)制造業(yè)的不斷發(fā)展，汽車(chē)的振動(dòng)問(wèn)題成為汽車(chē)安全、平穩(wěn)、舒適的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)之一也是朝著減小振動(dòng)的發(fā)展。乘客在乘坐汽車(chē)時(shí)，如果汽車(chē)的振動(dòng)比較劇烈，零部件之間的沖擊摩擦強(qiáng)烈，乘客會(huì)產(chǎn)生明顯的不舒服感，且由于振動(dòng)會(huì)造成汽車(chē)零部件的損壞，所以汽車(chē)的安全性不能保證。汽車(chē)共振的原因很多，對(duì)于不同部位的檢測(cè)技術(shù)也不盡相同，文章分析了引起汽車(chē)共振的原因，并針對(duì)不同的部位提出了檢測(cè)方法，為相關(guān)汽車(chē)共振檢測(cè)研究提供依據(jù)。

1 汽車(chē)共振的原因分析

振動(dòng)現(xiàn)象具有一定的規(guī)律，振動(dòng)的產(chǎn)生、傳播、消失具有一定特性。汽車(chē)的振動(dòng)需要振動(dòng)源，即發(fā)動(dòng)機(jī)，振動(dòng)傳播隨著振動(dòng)頻率和振動(dòng)時(shí)間的變化而變化，常見(jiàn)的振動(dòng)形式有正弦振動(dòng)、余弦振動(dòng)以及復(fù)合振動(dòng)等。汽車(chē)振動(dòng)的原因主要包括汽車(chē)內(nèi)部因素和外部環(huán)境因素兩個(gè)方面。外部因素包括汽車(chē)行駛的路面狀況，路面起伏程度越大，汽車(chē)行駛時(shí)的振動(dòng)沖擊越明顯。內(nèi)部因素主要是汽車(chē)的設(shè)計(jì)數(shù)量、制造精度、裝配精度、動(dòng)力學(xué)性能、機(jī)械傳動(dòng)等，汽車(chē)自身的設(shè)計(jì)制造影響了共振的固有頻率，而裝配等過(guò)程容易造成汽車(chē)后期使用過(guò)程的沖擊。發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的減震墊片應(yīng)用效果不好，將會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)波、汽車(chē)車(chē)身的振動(dòng)波和發(fā)動(dòng)機(jī)的生動(dòng)波方向相同時(shí)，汽車(chē)就會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。另外車(chē)輪部位的共振時(shí)不能忽視的，車(chē)輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，如果發(fā)生偏斜現(xiàn)象，車(chē)輪的動(dòng)平衡沒(méi)有保證，車(chē)輪將產(chǎn)生振動(dòng)。在高速行駛時(shí)，振動(dòng)的頻率增加，振動(dòng)更加明顯。如果車(chē)輪的整體結(jié)構(gòu)尺寸沒(méi)有校正，車(chē)輪制造圓度不足，在使用時(shí)容易造成變形。車(chē)輪安裝時(shí)沒(méi)有均勻復(fù)位處理，檢測(cè)時(shí)沒(méi)有保證車(chē)輪與平衡機(jī)沒(méi)有同軸連接，平衡設(shè)備回轉(zhuǎn)精度不足等都會(huì)使得車(chē)輪發(fā)生振動(dòng)，影響汽車(chē)的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。輪胎的制造均勻性對(duì)汽車(chē)的振動(dòng)也有較大的影響。輪胎圓度不夠，材料不均勻，質(zhì)量分配不充分等會(huì)造成車(chē)輪的動(dòng)平衡性能不好，輪胎產(chǎn)生軸向和徑向變形，造成汽車(chē)發(fā)生共振。

另外，擺臂、球頭安裝穩(wěn)固性不足，產(chǎn)生配合間隙，加上材料的力學(xué)性能差，零件的設(shè)計(jì)參數(shù)不合理，連接不充分等都會(huì)造成汽車(chē)共振的發(fā)生。在車(chē)體結(jié)構(gòu)中，前束以及底盤(pán)傾角設(shè)計(jì)不合理，隔振效果和降噪效果不佳，汽車(chē)共振現(xiàn)象更加明顯。

2 汽車(chē)共振的檢測(cè)技術(shù)

汽車(chē)共振需要進(jìn)行合理的檢測(cè)，來(lái)判斷共振特性，包括振動(dòng)幅值、速度、加速度等。加速度是振動(dòng)特性評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)，目前對(duì)于加速度的檢測(cè)主要是利用傳感器裝置，通過(guò)信號(hào)處理電路，再通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。1）在發(fā)動(dòng)機(jī)的減震系統(tǒng)中，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的支撐系統(tǒng)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，抵消部分振動(dòng)沖擊。一般汽車(chē)企業(yè)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)塊是利用剛性的骨架橡膠振動(dòng)塊，這種減振機(jī)構(gòu)是利用壓縮剪切復(fù)合結(jié)構(gòu)，通過(guò)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和相位等特征參數(shù)，計(jì)算系統(tǒng)阻尼效果。振動(dòng)檢測(cè)過(guò)程應(yīng)先進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)檢測(cè)，如果汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，則可以排除汽車(chē)本身的振動(dòng)所產(chǎn)生的共振現(xiàn)象。因振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生噪聲，影響汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和舒適性，振動(dòng)還容易導(dǎo)致部分零件疲勞破損，影響汽車(chē)的使用壽命。汽車(chē)共振會(huì)影響汽車(chē)的耐用性和安全性，發(fā)動(dòng)機(jī)的制造精度影響了汽車(chē)整體的共振效果。所以應(yīng)提高汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的制造精度，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性和汽車(chē)的使用性能。2）前束的傾角測(cè)量時(shí)通過(guò)角位移測(cè)量裝置，測(cè)量的項(xiàng)目包括：前輪前束、前輪外傾角、銷(xiāo)內(nèi)傾角以及主銷(xiāo)后傾角等。根據(jù)每個(gè)測(cè)量項(xiàng)目具有一定的技術(shù)指標(biāo)要求，對(duì)于前束單向顯示范圍為1—4mm，外傾角的變化幅度為1±，通過(guò)測(cè)量前橋進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并驗(yàn)證測(cè)量結(jié)果是否在規(guī)定的指標(biāo)范圍內(nèi)。目前，基于傳感器的前束傾角檢測(cè)應(yīng)用較為廣泛，檢測(cè)傾角具有專(zhuān)門(mén)的傳感器，結(jié)合先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)完成檢測(cè)。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是利用專(zhuān)業(yè)的傳感器作為檢測(cè)元件，得到信號(hào)源，再經(jīng)過(guò)下位機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將信號(hào)傳送到上位機(jī)，在電腦上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的觀察與控制。這種檢測(cè)方法可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下機(jī)器的狀態(tài)檢測(cè)，且技術(shù)人員不需要進(jìn)行實(shí)地考察便可以方便獲取管道信息。下面對(duì)汽車(chē)不同部件的振動(dòng)檢測(cè)方法做出詳細(xì)說(shuō)明。3）車(chē)輛的動(dòng)平衡檢測(cè)時(shí)為了檢測(cè)車(chē)輪運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)程度，動(dòng)平衡檢測(cè)通常在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，另外，經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡的車(chē)輪不需要進(jìn)行靜平衡實(shí)驗(yàn)。在動(dòng)平衡檢測(cè)時(shí)，保證測(cè)量的車(chē)輪沒(méi)有受到外界污染物的影響，因?yàn)槭由匙拥瓤赡軐?dǎo)致車(chē)輪在徑向質(zhì)量分配不均勻，影響車(chē)輪的動(dòng)載平衡效果。另外，需要進(jìn)行車(chē)輪車(chē)胎氣壓的校核，將車(chē)輪的氣壓控制在標(biāo)準(zhǔn)氣壓范圍內(nèi)，控制氣壓這個(gè)變量，保證汽車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。根據(jù)汽車(chē)企業(yè)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，通過(guò)測(cè)量車(chē)輪的動(dòng)平衡誤差應(yīng)控制在280g左右，車(chē)輪內(nèi)外圈的平衡值應(yīng)在合理的范圍內(nèi)，最大值不超過(guò)10g，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)影響了整個(gè)汽車(chē)的共振特性。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，汽車(chē)企業(yè)和居民對(duì)汽車(chē)性能要求的提高，我國(guó)汽車(chē)的振動(dòng)問(wèn)題受到更多關(guān)注。利用先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)對(duì)汽車(chē)進(jìn)行共振檢測(cè)，提高汽車(chē)品質(zhì)和舒適度。結(jié)合目前國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀，各汽車(chē)品牌企業(yè)需要在共振檢測(cè)方面投入更多資金，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)規(guī)范合理，為振動(dòng)控制做好鋪墊。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉濤，郭源科.基于復(fù)合形法的汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系參數(shù)優(yōu)化匹配分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2008（07）.

[2] 門(mén)玉琢，于海波，韓愈.用戶(hù)相關(guān)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系可靠性試驗(yàn)新方法[J].振動(dòng)與沖擊，2013（11）.

[3] 宋傳學(xué)，靳立強(qiáng)，彭彥宏.考慮排放約束的汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系匹配[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2006（04）.

課題名稱(chēng)：大型商用車(chē)“共振”的試驗(yàn)分析及技術(shù)對(duì)策

課題編號(hào)：YB2014569