關于車輛行駛過程中shake問題的研究

陸尚杰　周為樂

摘 要：某車型在行駛過程中駕駛員能夠明顯感覺到車輛存在垂向跳動，90km/h最為明顯，且車輛通過減速帶時振動收斂性較差，存在二次余振，本論文針對上述兩個問題展開研究，通過采用液壓懸置+調整部分懸置Z向剛度的方法，解決了shake問題。

關鍵詞：shake 靜剛度 動靜比 過坎振動收斂性

Research on the Shake Problem in Vehicle Driving

Lu Shangjie Zhou Weile

Abstract：During the driving process of a certain model， the driver can obviously feel the vehicle's vertical jump， and when the speed is90km/h， the vertical jump is the most obvious. When the vehicle passes the speed bump， the vibration convergence is poor， and there is secondary jump after vibration. This paper focuses on the above two problems， and the shake problem was solved by adopting the method of hydraulic mounting plus adjusting the Z-direction stiffness of part of the suspension.

Key words：shake， static stiffness， dynamic-to-static ratio， over-sill vibration convergence

1 前言

車輛行駛過程中的“shake“問題，是指車輛在行駛過程中整車Z向間歇性跳動，并能夠被駕駛人員感知的現象，同時需要指出的是，車輛過減速帶產生的余振（Memory Shake）與該問題是同類問題。shake問題是屬于NVH問題中的重要一環，該問題嚴重影響駕駛人員的駕乘舒適感，長時間駕駛容易使駕駛人員疲勞，并產生極大的心理壓力。

本文通過結合四立柱試驗臺，路試、模態試驗等試驗方法對shake問題進行了一些研究，提出了解決shake問題的具體方案及若干研究思路。

2 試驗方案：

試驗方案策劃最終期望達到如下目的：

1）與競品車進行比較，從數據上識別易使駕駛人員感到不悅的頻率成分，確定問題目標。

2）對問題進行分析，制定可行性方案。

3）對方案進行驗證，確定問題是否解決。

2.1 道路試驗測試設計

在四輪輪轂處布置三向加速度傳感器，在發動機懸置主被動端布置三向加速度傳感器，在左右懸架車身側安裝點布置三向加速度傳感器，分別在座椅滑軌、座椅坐墊上布置三向加速度傳感器，如圖1所示：

分別以80km/h、90km/h、100km/h勻速行駛30km/h過減速帶

3檔全油門工況升速，1000rpm至5000rpm，松油門滑行5000rpm～1000rpm

2.2 四立柱臺架試驗設計

四立柱激振臺（4 Post Shaker）：

-頻率輸出范圍能夠覆蓋0～30Hz;-位移振幅輸出范圍在0～30Hz范圍內不小于4mm。

3 數據分析

3.1 問題原因查找

通過與某競品車進行對比，臺架上懸架Hop模態如圖2所示：

與競品車（無shake問題）進行對比，發現存在一10Hz左右的頻率成分。

90km/h勻速行駛，3檔全油門加速，同樣存在10Hz左右的頻率成分。

繼續對問題車懸架、車身及動力總成各關鍵點做ODS振型分析：

發現10Hz時動力總成Z向劇烈運動;通過試驗方法進一步確認動力總成剛體模態為10Hz。

懷疑shake問題由于懸架Hop模態與動力總成Bounce模態過于接近，同時懸置在低頻段阻尼偏小導致。

4 臨時方案驗證

如圖7所示，在左右懸置中分別打入螺栓，增加懸置剛度：

繼續測試90km/h勻速巡航整車振動情況并與之前數據進行對比，如圖8所示：

從圖8可以看出，懸置增加螺栓改變懸置Z向剛度后，問題車10Hz左右問題頻率消失。

組織主觀評價，問題車之前整車Z向跳動的現象消失，過減速帶振動收斂性明顯變好，二次沖擊消失。

通過上述實驗，基本可知：

1 Shake問題在頻域內表現為10Hz

2 Shake問題通過改變懸置Z向剛度可有效解決。

3 shake問題由于懸架Hop模態與動力總成Bounce模態過于接近，同時懸置在低頻段阻尼偏小導致。

5 工程可行性方案制定：

5.1 四立柱臺架驗證部分

利用液壓懸置可實現低頻段大剛度大阻尼的特性，右懸置采用液壓懸置替代原橡膠懸置，同時將左懸置Z向剛度提升15%繼續裝車驗證：四立柱臺架測試結果如下（圖9）：

左懸置Z向靜態剛度提升20N/mm后，四立柱臺架上顯示10Hz成分已消失。

5.2 實車路試驗證部分：

90km/h行駛原狀態振動位移情況統計：

5.3 風險評估：

新方案實施后加速工況未帶來差的影響;組織主觀評價，shake問題優化效果明顯，且無發現有其他相關性能變差。

通過過上述實驗得出：右懸置切換成液壓懸置+調整左懸置z向剛度用于優化整車shake問題的方案有效，該方案滿足工程可實施條件，供借鑒。

6 結論

通過四立柱試驗臺架、路試、主觀評價法確定了shake問題的頻率成分及產生根源，利用液壓懸置低頻大阻尼、大剛度的特性，通過使用液壓右懸置加調整左懸置靜剛度的方法解決了shake問題，并提出了針對shake問題的若干解決思路。

底盤操作穩定性、舒適性、NVH性能間的協調、求優問題是目前各大汽車研發公司重點討論的問題之一，本文僅僅是做了一些淺嘗輒止的工作，期待后期有更大的進步。

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