汽車NVH常見問題分析及故障診斷思路(三)

◆文/江蘇 高惠民

(接2020年第9期)

使用振動儀和聲級計預測振動和噪聲的發生源，然后通過頻率分析儀獲得頻譜圖，就很容易找到振動和噪聲的原因。用儀器測量不僅僅是為了查找振源，而且能用數值顯示振動和噪聲量級，比運用五官感覺法進行主觀評價更準確，這一方面能起到用更準確的標準數據核對維修效果，另一方面向客戶展示詳實的車況資料會有說服力。

隨著數字信號處理技術的飛速發展,為振動噪聲源識別帶來不錯的信號分析方法，頻率分析儀就是將實車采集到的振或噪聲的時域信號X(t)經傅里葉變換，變成以頻率為自變量的函數X(f)，為振動和噪聲提供頻譜分析。汽車上許多組件的參數(如發動機轉速、車輛速度、齒輪嚙合頻率、車身及零部件的固有頻率)都有一個頻率的峰值并圍繞著一個特定值分布，這個最高頻率通常與振源的頻率階數吻合。如果通過計算發現的頻率與通過儀器測量這些組件發現的頻率相匹配，那么產生該特有頻率的物體就是產生振動或噪聲的振源。圖29表示出了常見汽車振動與噪聲問題的頻率范圍。

逐一消除可能的振動源。通過一些作業把振動和噪聲的原因限定在很小范圍內。然而，在現實中要想把振源逐一地都消除是件不容易的事，要想完全消除更是不可能的。所以通過駕駛試驗逐一消除可能的振動源。具體的有以下幾種常用方法，如圖30所示。

圖29 汽車振動與噪聲問題頻率范圍

圖30 消除汽車振動源的常用方法

舉起車輛在拆掉輪胎情況下驅動車輛；取下排氣管的O型圈；在消聲器尾管是再加一個消聲器，消除排氣時的噪聲；依次去掉能驅動發動機輔助設備的驅動皮帶。

3.振動與噪聲的修理

(1)減小激振力。如圖31所示，處理振動和噪聲的最好方法是消除或減小激振力(振源)。但是，如上所述有些激振力是很難減小的，例如汽車行駛時，發動機旋轉扭矩變換產生的振動，徹底消除輪胎不平衡性，這些都不可能。取而代之的最有效方法就是使不平衡性減小到某一程度，以至不再感覺到振動和噪聲。

(2)防止共振。降低共振程度或使共振點移到穩定速度范圍的外面。按照如圖32所示方法可以改變共振點，因為在振動系統剛體上安裝質量阻尼減振器或動態阻尼減振器，改變剛體的質量和剛度以改變剛體的固有頻率，防止剛體共振。并且較大地減小剛體的振動幅值，其作用如圖33所示。

圖31 減小汽車振動力的方法

圖32 改變汽車振動組件共振點方法

圖33 阻尼減振器作用示意圖

剛體的共振頻率、固有頻率與阻尼的關系可以用式2和式3表示：

一般說來，動態阻尼器的固有頻率應該與剛體的固有頻率相同。動態阻尼器的固有頻率的設定是通過調整彈簧剛度和剛體質量來實現的，這與質量阻尼器的原理一樣。但是，還有些其他情形，使共振點發生變化和零件緊固不足產生的振動有關系。

(3)減小振動的傳遞。通過用隔振橡膠可防止車輛振動的傳遞，如圖34所示。應用于發動機懸置、車身懸置和懸置套筒。隔振橡膠具有：①極大的阻尼力，它能降低低頻的巨大振動，如起動時的振動。②彈簧剛度小，它降低了低頻的細微振動，如發動機怠速振動。但是，阻尼力與彈簧剛度成反比，既要隔振橡膠必須足夠的軟，而又不能改變它的硬度。選擇合適的形狀和材料必須把這些特性綜合考慮進去，應用不同的發動機懸置，如開口的柱狀懸置、橡膠液力懸置。同時在維修工作中，還要對懸置件的連接和橡膠老化情況進行檢查。

圖34 減小振動傳遞的隔離橡膠組件圖

(4)隔離部件的振動和噪聲。如圖35所示，通過隔聲板降低振動元素(音源)的車身板料的振動，隔振材料包括：內層涂層、瀝青紙氈、夾層板、抑制型樹脂板等等，如將瀝青紙氈粘接在地板上，達到防止車身地板振動的目的。隔聲板也用于隔音(空氣傳音)，音調高的振動噪聲很容易被隔離。對于高頻聲波采用吸音材料來吸收空氣傳音，降低音量水平，吸音材料具有高透過性、多孔的物質，如玻璃棉、毛氈、聚氨脂泡沫等。對于低頻聲波，采用較厚的材料更為有效，如圖36所示。

圖35 隔聲材料隔離空氣傳音

圖36 隔聲材料厚度與隔聲效果圖

(5)風噪聲源查找。在風噪聲排除過程中，噪聲調查(找出噪聲源)是關鍵工作。找出風噪聲源的方法可概括為：聽覺確定噪聲的類型和方向；視覺檢測零件之間的縫隙或間隙；功能件進行工作時，檢測噪聲的變化；推入或拉出零件時，檢測噪聲的變化；用粘膠帶法可以縮小上述1～4種方法找到噪聲源范圍。

①用聽覺檢查噪聲類型和方向，如圖37所示，通過路試車輛確定噪聲源的位置，用聽力檢查噪聲類型和方向。

②視覺檢查來自車身表面的臺階、縫隙或其他輪廓的噪聲，如圖38所示位置。通過目視檢查噪聲是來自車身表面的臺階、縫隙或其他輪廓，確定噪聲源區域，如圖39所示。

③使用功能件時，檢查噪聲差異，如圖40所示。用聽覺和視覺檢查過后，使用功能件，例如改變發動機罩和大燈之間的間隙(調整發動機罩減振墊高度)、折疊后視鏡、拉出天線柱等功能部件的狀況發生變化，檢查車輛行駛時的噪聲差異。

圖37 聽覺檢查風噪聲類型和方向

圖38 視覺檢查來自車身表面風噪聲的可疑位置示意圖

圖39 各種類型風噪聲檢查方法

圖40 使用功能件檢查風噪聲的方法

④推拉零部件檢查噪聲的差異，如圖41所示。采用這種方法目的類似于上述的功能件檢查方法，但這種方法只適用于內部件，主要用在簧片噪聲和漏氣噪聲的檢查。

圖41 推拉零部件檢查風噪聲方法

圖42 使用粘膠帶檢查風噪聲的方法

⑤用粘膠帶檢查噪聲的差異，如圖42所示。這種方法的目的是逐個把可能發出的噪聲源隔離開，如果用粘膠帶能把噪聲止住，則說明此處即為噪聲源。常用于多數風噪聲檢測，但風顫振噪聲檢測除外。

⑥噪聲源查找程序根據噪聲區域和噪聲類型的變化，使用如圖43給出的指令號碼，可在短時間找出問題原因。

(6)風噪聲修理。根據風噪聲出現的部位和條件采取適當的排除措施要遵循確保修理方法是長期有效的；且不能影響零部件的正常功能；修理處要有一個良好的外觀的原則。修理方法如下：

圖43 使用程序指令號碼檢查風噪聲區域和類型圖

圖44 使用海綿填料用于零件之間縫隙密封性

①使用海綿填料，如圖44所示，來提高邊緣張緊性和氣密性。主要用于零件間的縫隙中，在一定范圍上提高表面壓力。

②用丁基膠帶防止空氣進入大燈蓋密封處，如圖45所示。丁基膠帶使用除前、后擋風玻璃外，其他零部件都可以用它密封。

圖45 使用丁基膠帶維修簧片風噪聲示意圖

③用擋風玻璃專用丁基膠除防止空氣進入前立柱，還可以用于安裝擋風玻璃，使擋風玻璃嵌條邊緣不再振動，如圖46所示。

圖46 使用擋風玻璃丁基膠安裝前后擋風玻璃示意圖

圖47 使用裝配調整方法防止車門漏氣風噪聲示意圖

④根據修理手冊進行裝配調整，如圖47所示。

⑤校正零部件總成故障，如圖48所示，但要小心操作以免損傷車身或其他零部件。

⑥更換零件，改變氣流(消除噪聲)，如圖49所示。

圖48 校正故障零部件消除風噪聲示意圖

圖49 更換消除紊流風噪聲方法 (未完待續)