車輛減速帶沖擊二次余震的原因分析及解決辦法

韋利寧　宋傳亮

摘 要：本文通過對減速帶沖擊二次余震問題進行ADAMS模型仿真分析、實車客觀測試和主觀評價，提出通過優化發動機懸置剛度及阻尼特性，有效降低車輛減速帶沖擊二次余震。結果表明，提高液壓懸置的靜剛度和阻尼角，能夠有效降低沖擊二次余震，提高舒適性。

關鍵詞：發動機懸置;沖擊二次余震;ADAMS;阻尼角;剛度

中圖分類號：U491.5 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）23-0101-03

Cause Analysis and Solution of Vehicle Afterburning Belt

Impacting Secondary Aftershock

WEI Lining SONG Chuanliang

（Geely Automobile Research Institute （Ningbo） Co.， Ltd.，Ningbo Zhejiang 315336）

Abstract： Aiming at the problem of secondary aftershock of the speed bump， this paper carried out the simulation analysis of the ADAMS model， objective test and subjective evaluation of the actual vehicle， and proposed to effectively reduce the secondary aftershock of the vehicle's speed bump by optimizing the engine's suspension stiffness and damping characteristics. The results show that increasing the static stiffness and damping angle of the hydraulic suspension can effectively reduce the impact secondary aftershock and improve the comfort.

Keywords： engine mount;impact secondary aftershock;ADAMS;damping angle;stiffness

減速帶是道路上常見的減速裝置，當車輛通過減速帶時，車輪劇烈的跳動會產生一個垂直方向的加速度，振動通過懸架傳遞到車身，促使駕駛人產生強烈的不舒服感，而沖擊后懸架垂向加速度有一個震蕩收斂的過程。垂直振動的第一峰值大小通常與懸架的軟硬有關，而振動的震蕩收斂過程則會讓駕駛員感覺前懸架部分抖動，震蕩的周期越長，顫抖的感覺越是明顯，工程上稱其為二次余震（Aftershock）。解決沖擊二次余震，能夠有效提高整車舒適性能，提高駕駛質感。

1 原因分析

減速帶沖擊的途徑主要經過的部件包括輪胎、懸架、動力總成、車身和座椅，而影響沖擊二次余震的主要因素有懸架阻尼、懸置剛度、懸置阻尼等。乘用車常見的懸置分為橡膠懸置和液壓懸置。橡膠懸置阻尼角小、剛度大，難以滿足發動機對懸置系統的隔振要求，不利于提高舒適性。液壓懸置則具有較好的動態特性，在低頻具有較大的阻尼角、高剛度，可以有效地隔斷、衰減發動機總成怠速和低速行駛沖擊時的動力總成產生的振動振蕩;又能很好地控制汽車在起步、加速、轉向、制動等非穩態工況下動力總成大位移沖擊運動和振蕩;在高頻下具有小阻尼、低動剛度特性，可以在較寬頻帶內克服橡膠的動態硬化效應，較好地阻隔動力總成的高頻振蕩，降低汽車在高速行駛中的振動和噪聲，提高舒適性[1]。

本文通過優化發動機懸置剛度及阻尼特性，有效降低車輛減速帶沖擊二次余震。其間建立多體動力學ADAMS模型，設置不同的懸置性能方案進行仿真分析，并且進行樣件制作、實車測試和評價驗證。

2 ADAMS多體動力學模型

本文利用多體動力學軟件ADAMS/Car建立多體動力學模型，針對現有動力總成懸置系統忽略車身質量、懸架剛度阻尼、輪胎剛度等因素的影響，右懸置采用液壓襯套，通過修改液壓懸置參數，得到不同剛度和阻尼的懸置特性文件，建立虛擬的減速帶道路模型。通過對比不同懸置性能參數下前懸架上支座處的垂向振動加速度峰值及收斂情況，人們可以探究懸架的余震衰減水平，ADAMS模型如圖1所示。

3 液壓懸置參數識別工具Hydromount-Parameter Identification模塊

該模塊用于分析液壓懸置的主要動態參數，即頻率響應、動態剛度和阻尼損失角等。在ADAMS中，液壓懸置根植于一個包含橡膠膠囊、液壓腔、隔板、慣性通道等的模型。通過調節Hydromount-Parameter Identification模塊的8個特征參數[2]，其可以進行反向計算，得到懸置液壓襯套的動靜剛度、阻尼衰退等頻率特性數據，輸出為HBU液壓襯套特性文件，用于ADAMS/Car仿真計算。

對右液壓懸置的PP2阻尼角分別設定為15°、25°和45°，仿真分析其對懸架振動衰減的影響。從仿真曲線看，增加懸置阻尼，懸架垂向加速度第三、第四峰值明顯降低，說明振動衰減較快，余震少，仿真結果如圖2所示。

右液壓懸置的垂向靜剛度設計為200N/mm，分別采用剛度增加50%和剛度降低50%兩組方案進行對比，仿真分析其對懸架振動衰減的影響。從仿真曲線看，增加懸置靜剛度，懸架垂向加速度第三、第四峰值明顯降低，說明振動衰減較快，余震少，仿真結果如圖3所示。

4 試驗驗證及主觀評價

4.1 道路測試

道路試驗路面選擇在平直良好的柏油路面上，路面干燥，無突變彎，道驗車速為30km/h，測試過程中盡量維持車輛以恒定速度直線行駛。試驗設備包括LMS多功能數據采集系統、單向壓電加速度傳感器、PCB壓電加速度傳感器、筆記本電腦和LMS Tset.Lab 采集模塊（1套），測試采樣頻率為1 000Hz，傳感器安裝在前軸懸架上支座處，此測量點能夠代表懸架振動水平。測試減速帶為常見減速帶，寬度400mm，高度350mm，傳感器布置如圖4所示。

液壓懸置制作工藝比較特殊，不能完全按照仿真參數進行樣件制作。所以，本次制作了3組不同剛度和阻尼的液壓懸置進行測試對比，各組懸置參數如表1所示。

4.2 數據分析

通過采集懸架上支座處的垂向加速度時域信號，記錄第一、第二、第三峰值大小，單位為加速度g，從不同時間的峰值大小可以判斷余震的衰減情況，詳細情況如表2所示，振動時域曲線如圖5所示。

4.3 主觀評價

汽車的平順性及乘坐舒適性主要是指將汽車行駛過程中產生的振動和沖擊對乘員舒適性的影響控制在一定范圍內，因此乘坐舒適性主要根據乘員主觀感覺的舒適性來評價[3]。實車進行三組懸置方案的主觀評價，從乘員主觀感覺方面評價不同懸置性能減速帶沖擊余震的水平，評分標準根據SAE中的0到10分評分等級進行。對三組懸置方案進行實車主觀評價，評價分值最高的為方案3，人們從主觀上基本感覺不到沖擊余震，振動收斂干凈利落，評價最優，評價情況如表3所示。

5 結語

在減速帶沖擊垂向加速度的時域曲線中，第一峰值表達了沖擊的大小及生硬程度，主要影響因素為懸架系統的剛度，如彈簧剛度、輪胎剛度、輪胎胎壓、限位塊間隙及剛度等;第二、第二、第四峰值代表沖擊二次余震大小及收斂性能，反映了駕駛員主觀上感受到的余震強烈程度，主要影響因素為懸置剛度、懸置阻尼角大小等。提高懸置靜剛度和懸置阻尼角，在一定程度上能夠減少減速帶沖擊余震，提高懸架舒適性，但是懸置的設計還需兼顧發動機各個工況下的NVH性能。

參考文獻：

[1]史康，佘振成.液壓懸置的特性及應用[J].工程技術，2016（3）：311-312.

[2]陳軍.MSC.ADAMS技術與工程分析實例[M].北京：中國水利水電出版社，2008.

[3]朱天軍，宗長富，楊得軍，等.轎車乘坐舒適性主觀評價方法[J].汽車技術，2008（3）：8-11.