某輕型卡車駕駛室異常振動的分析

劉 誠

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

隨著我國汽車產業的發展及顧客意識的不斷提高，汽車NVH性能越來越受顧客和汽車廠商的關注。某輕型卡車在原地升速過程中出現了異常振動的現象，本文采用LMS公司的測試系統對整車進行了振動測試，通過分析座椅等處的振動數據，并對振動在傳遞路徑過程中的能量變化進行了比較，制定了可行的整改措施，有效了解決了駕駛室的異常振動。

1 現狀描述

該車原地升速工況發動機轉速在 1500rpm～1900rpm區域座椅處感覺有明顯振動，其中1700rpm附近的振動感覺最明顯，我們利用LMS Test.Lab對整車進行了振動測試。

圖1 原狀態座椅處振動加速度曲線圖

座椅在1726rpm時的Z向振動較大，振動的主要能量來自 11.17Hz,峰值為 0.05g,且此頻率下的振動大于發動機二階激振（57.20Hz）引起的振動峰值（0.02g）。此振動較大的原因可能是發動機在此頻率下的振動較大或者在傳遞過程中進行了放大。

2 原因分析

從下圖分析可以看出，駕駛室的振動來源于發動機的振動，通過發動機懸置系統、駕駛室懸置系統傳遞到駕駛室，駕駛室低頻異常振動有三個可能的原因：

1）發動機自身低頻振動異常；

2）發動機懸置對發動機低頻振動沒有起到很好衰減作用；

3）駕駛室懸置對發動機低頻振動沒有起到很好衰減作用。

圖2 駕駛室振動機理圖

3 原因查找

根據駕駛室振動機理分析，我們對整車進行了駕駛室振動傳遞路徑分析。

3.1 駕駛室懸置前后振動數據分析

駕駛室左后懸置隔振后：在1726rpm時駕駛室懸置傳遞到駕駛室本體的11Hz下的Z向振動為0.03g（發動機二階激振（57.4Hz）引起的振動為0.05Hz），而1726rpm時座椅在11Hz時的Z向振動為0.05g,說明從駕駛室懸置后到座椅的傳遞過程中11Hz振動被放大。

圖3 原狀態駕駛室左后懸置后振動加速度曲線圖

駕駛室左后懸置隔振前：1726rpm時11Hz下的Z向振動為0.011g（發動機二階激振（57.4Hz）引起的振動為0.07Hz），駕駛室懸置隔振前后從0.011g到0.03g，在此轉速下駕駛室懸置對11Hz下的振動進行了放大。

圖4 原狀態駕駛室左后懸置前振動加速度曲線圖

3.2 發動機懸置前后振動數據分析

左后懸置隔振后數據：1726rpm時，11Hz下的Z向振動為0.007g，發動機二階激振頻率57.4Hz下的Z向振動峰值為0.07g。在此轉速下，11Hz的振動相對于發動機二階激振（57.4Hz）引起的振動很小。

圖5 原狀態發動機左后懸置后振動加速度曲線圖

左后懸置隔振前數據：1726rpm時，11Hz下有Z向振動峰值為0.022g，而發動機二階激振頻率（57.4Hz）下的Z向振動峰值則為0.56g。11Hz下的振動相對于發動機二階激振57Hz引起的振動很小，說明發動機振動較正常，同時發動機懸置有效隔離了發動機的二階振動（從0.54g到0.07g，隔振率87%），但發動機懸置對11Hz振動（從0.022g到0.007g，隔振率70%）隔振效果有待改善。

圖6 原狀態發動機左后懸置前振動加速度曲線圖

3.3 小結

通過以上振動測試及分析，可得出如下結論：

1）駕駛室的異常振動來自發動機在11Hz時的振動峰值，此發動機振動相對于發動機二階振動很小，發動機振動較為正常；

2）從發動機懸置、車架、駕駛室懸置等到駕駛室并到座椅的振動傳遞過程中，發動機懸置起到了衰減11Hz振動的作用，而駕駛室懸置對11Hz振動進行了一定的放大作用；

3）為減小傳遞到駕駛室處的11Hz振動，考慮到可行性，可以先從發動機懸置和駕駛室懸置入手。發動機懸置受限于橡膠懸置的特性，考慮調整橡膠懸置剛度來改善下低頻的隔振效果。駕駛室懸置可以通過更改為液壓懸置來增加低頻阻尼，并適當降低剛度。

4 問題整改

為了分別驗證駕駛室懸置及發動機懸置改變后的影響，對策實施分兩步方案進行：

a）發動機懸置保持不變，駕駛室懸置由橡膠軟墊更改為液壓軟墊，軟墊剛度減小；

b）駕駛室懸置發動機懸置保持不變，發動機前后懸置軟墊剛度減小。

4.1 方案a結果

1724rpm附近時存在振動峰值，振動的能量依然來自11.1Hz,Z向振動峰值為0.042g。與原狀態測試結果（0.054g）相差不大，駕駛室主觀感覺振動依然明顯，異常振動區域還在1500rpm到1900rpm之間。

圖7 方案a座椅處振動加速度曲線圖

4.2 方案b結果

1726rpm數據：10.9Hz處有Z向振動峰值，但峰值已經下降到到0.004g，遠遠小于原始狀態下的0.054g,同時通過主觀感覺已經感受不到此轉速下的異常振動。

圖8 方案b座椅處振動加速度曲線圖

4.3 整改效果總結

表1

采用減小發動機懸置軟墊剛度的方法可以有效降低駕駛室異常振動的問題。

5 結論

本文以解決某輕型卡車駕駛室異常振動故障為切入點，通過駕駛室的振動原理分析及試驗分析，得到了駕駛室異常振動的原因，并制定了對應的整改驗證方案。通過優化駕駛室懸置及發動機懸置，最終達到消除駕駛室異常振動的目標。

參考文獻

[1] 余志生.汽車理論,第五版,機械工業出版社, 2011年1月.

[2] 王望予.汽車設計（第4版）,機械工業出版社, 2011年6月.

[3] 龐劍.汽車噪聲與振動:理論與應用,北京理工大學出版社, 2006年6月.

[4] 胡海巖,機械振動基礎,北京航空航天大學出版社, 2010年7月.