制造工藝對轉向系統NVH性能的影響

楊榮立

（安徽江淮汽車集團股份有限公司 技術中心，安徽 合肥 2300601）

制造工藝對轉向系統NVH性能的影響

楊榮立

（安徽江淮汽車集團股份有限公司 技術中心，安徽 合肥 2300601）

文章對幾類轉向系統NVH性能問題-怠速抖動、擺振、異響主要表現形式進行了闡述。對能引起轉向系統NVH性能問題的裝配工藝方面的原因進行了分析。

轉向系統NVH性能；裝配工藝

CLC NO.:U466 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-90-03

前言

隨著國內汽車工業的不斷發展及人們生活水平的不斷提高，汽車的NVH性能已經成為人們重點關注的關鍵性能之一。轉向系統的NVH性能作為影響整車NVH性能的一個重要因素能夠被駕駛員直接感知，其性能好壞很大程度上決定了整車NVH性能的優劣。目前已有大量研究闡述了如何從轉向系統設計上對其NVH性能進行提升。但實際上，特別是在一款車型開發中的試制車階段，很多轉向系統NVH性能問題是由裝配工藝方面的原因引起的。

1、怠速工況轉向系統振動

1.1 產生機理分析

怠速工況下轉向系統振動主要表現在轉向盤上，分為開空調與關空調兩種情況。

（1）怠速關空調

此時引起轉向系統振動的激勵主要來自發動機往復慣性力，其激勵頻率為：

n為發動機轉速， z為發動機缸數。乘用車怠速發動機轉速一般為600～1000r/min，因此怠速工況下發動機二階激勵頻率一般為20～33Hz。目前乘用車轉向系統模態能做到≥35Hz，因此怠速工況下轉向系統模態被發動機二階不平衡激勵激發產生共振的幾率較小。

在實車上，轉向盤振動較大的原因主要是懸置系統對發動機的隔振性能不滿足設計要求（隔振率≥20dB）。在設計階段，通過一系列模擬計算可以確定合適的懸置剛度確保懸置擁有良好的衰減能力。但在懸置的制造過程中，難以保證懸置剛度處于合理的精度范圍內。在實車上測試的懸置剛度通常與設計值相距甚遠，懸置對發動機振動衰減能力不足會引起轉向系統產生強迫振動。這是一個車型量產階段方向盤振動水平不穩定的主要原因。

（2）怠速開空調

此時引起轉向系統振動的激勵除了發動機外，還有空調壓縮機及冷卻風扇。冷卻風扇動不平衡太大或是冷卻風扇懸置對風扇所產生的振動衰減能力不足會導致冷卻風扇振動通過車身傳遞路徑傳給方向盤引起反動盤強迫振動。冷卻風扇的激勵頻率為

f為冷卻風扇基頻，m為冷卻風扇轉速。乘用車冷卻風扇轉速一般為1200～2400rpm/min，因此冷卻風扇的激勵頻率一般為20～40Hz。此頻率涵蓋了一般轉向系統模態固有頻率，使轉向系統模態被激發產生共振的風險較大。因此，在制造過程中對冷卻風扇的動不平衡的控制就顯得尤為重要。通常規定乘用車冷卻風扇的動不平衡要求≤10g.mm。

1.2 實際案例

某款轎車開空調時方向盤振動較明顯，通過測試發現方向盤振動峰值頻率為40Hz，與冷卻風扇（2400rpm/min）激勵頻率一致。對冷卻風扇進行動不平衡檢測，測得其數值≥20g.mm，不滿足設計要求（≤10g.mm）。通過對冷卻風扇進行動不平衡修正，將風扇動不平衡降低至10g.mm。

圖1 優化前

圖2 優化后

此時方向盤40Hz振動峰值消失，方向盤抖動情況得到大幅改善。其X、Y、Z向的振動加速度分別由0.11g、0.045g、0.037g降低至0.03g、0.024g、0.012g。

圖3 冷卻風扇優化前后方向盤振動對比測試數據

2、方向盤擺振

2.1 產生機理分析

擺振是指汽車在平坦路面上以一定的車速下行駛時，所產生的車輪繞主銷的持續振動現象。前輪的持續振動會引起方向盤產生抖動。擺振對于汽車是非常有害的，它使汽車的操縱穩定性變壞，降低行駛的安全可靠性，嚴重時還會影響汽車的平順性。

方向盤產生擺振的原因較為復雜，主要是行駛系、轉向系、驅動系的一個或多個部件產生問題。

（1）輪胎動不平衡

輪胎動不平衡對方向盤擺振會產生較大影響，對轉向輪的跳動何橫擺都有影響。如果輪胎動不平衡較大，那么輪胎每轉一周都會產生較大激勵，激勵頻率為：

其中V-車速；S -車輪周長

當激勵頻率與轉向輪繞主銷振動的固有頻率相近時，就會發生強烈的前輪擺振。進而引起方向盤產生擺振。因此，無論是在輪胎制造過程中（離車檢測）還是在整車上（就車檢測），皆須對輪胎動不平衡進行嚴格控制，一般要求≤5g。

（2）前輪定位參數

前輪定位參數包括前輪外傾角，前輪前束、主銷內傾角和主銷后傾角四個要素。前輪定位參數不符合設計要求，會破壞轉向輪的穩定效應，引起前輪發生擺振。因此在車輛裝配過程中必須對每臺車輛前輪定位參數進行嚴格檢測，使之達到設計要求。

3、轉向異響

異響的發生帶有極大的隨機性和不確定性，零部件的加工精度、裝配過程中的清潔狀況都有可能造成轉向異響的產生。因此異響沒有固定的產生機理，這里主要列舉在制造過程中出現較多的轉向異響案例。

3.1 轉向器異響

某款乘用車轉向時能聽見轉向器中發出類似于“嘶嘶”聲，無論在怠速情況下還是在行駛中轉聲音均均存在，停止轉向噪聲消失。通過對轉向系統的拆解發現轉向器轉閥刃口有劃痕。

圖4 轉向器轉閥

進一步分析得出異響原因為轉向器轉閥刃口加工精度不合格導致轉向器內油液沖擊閥刃口的高速射流聲。通過調整并固化輸入軸閥口加工工藝（二合一磨床加工輸入軸閥口磨油口工序中增加一道打磨工序），提高轉向器閥芯的精度，滿足轉向器工作的噪音指標。

3.2 轉向泵異響

某款MPV轉向時，動力轉向泵異響并伴隨轉向沉重。經對故障件拆解分析，發現動轉泵滑閥被卡滯，滑閥和滑閥孔都有不同程度的劃傷，原因為此處進入贓物造成卡滯，從而不能調節流量和壓力，產生轉向異響、沉重等問題。

圖5 工藝要求

圖6 轉向泵

某款SUV原地轉向盤打到底時，轉向泵發出“呲呲”的異響聲；行駛中，無論什么車速，打方向時，發艙內發出同樣異響。經檢查為動轉液不足，導致轉向系統混入空氣而產生氣動噪聲。將動轉液加滿后，該異響消失。

圖7 油液加注工藝要求

4、結束語

綜上所述，轉向系統的NVH問題發生較為頻繁，且極易引起客戶抱怨。嚴格按照工藝要求對轉向系統的每個零件進行加工及裝配，加強生產過程中的質量管控對于其轉向系統的NVH問題的控制有著十分重要的意義，因此在今后的汽車總裝工藝過程中，應該加強對裝配要求的重視程度，并注重其具體實施措施與方法的科學性，制造過程中每個環節的疏忽都有引起方向盤抖動、異響等問題的風險。只有嚴格按照工藝要求實施裝配，才能有效降低轉向系統產生NVH問題的風險。

[1] 龐劍,諶剛,何華.《汽車噪聲與振動——理論與應用》[M].第一版,北京：北京理工大學出版社,2006.236-262,309-323.

[2] 楊亮,吳行讓.《汽車怠速方向盤振動控制研究》1006-1355 (2011) 05-0080-06.

The Influence Of Manufacturing Process On The Properties Of NVH Steering System

Yang Rongli
( Center of Technology, Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

In this paper, manifestations of several kinds of steering system NVH performance issues-the idle jitter, shimmy, abnormal were introduced. The reasons made in the manufacturing process which lead steering system NVH performance problems caused were analyzed as well.

steering system NVH performance; manufacturing process

U466

A

1671-7988 (2017)08-90-03

楊榮立，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.031