商用車怠速車內振動優化研究

車輛怠速工況運行時，發動機是唯一的激勵源，其振動經由懸置系統、車架、駕駛室懸置傳遞至車內，最終通過座椅及方向盤傳遞至駕駛員，影響駕駛員的駕乘舒適性 。

本文針對某商用車怠速工況車內振動大且劣于競品車的問題進行深入的分析，并對其進行改善及優化。

1 車內振動大原因分析

1.1 實車振動測試

怠速工況下車內振動主要傳遞路徑為動力總成-懸置-車架-駕駛室懸置-駕駛室。為盡快排查出問題原因，實車測試時，在整個振動傳遞路徑上均布置振動傳感器。測試工況為熱機怠速、怠速升速兩個工況。

1.2 傳遞路徑上各點振動分析

表1為怠速工況下動力總成至車內各點振動的測試結果，表中數值為各測點X/Y/Z三個方向0～100Hz頻率范圍內振動值平方的均方根值。

由表1可知，兩車發動機端振動相當，經過動力總成懸置后，該商用車被動端振動較競品車高53%，此后振動經過每個傳遞點直至車內各點均高于競品車50%以上。由此可知，該商用車車內振動比競品車差的主要原因為動力總成懸置系統隔振性能差，須重點優化。

兩種優化方案懸置系統固有頻率分布情況與原方案對比如表6所示。

2 懸置系統建模及優化

2.1 懸置系統建模

優化懸置系統的隔振性能，首先要研究其振動特性，建立6自由度模型 。該商用車動力總成采用四點懸置，前后懸置分別布置在發動機及變速箱左右端，為V型布置。懸置軟墊為橡膠件，其固有頻率遠低于動力總成最低階彈性模態，建模時可忽略，僅考慮懸置系統剛體模態。雖然各懸置軟墊在X/Y/Z三個方向都有阻尼，因其阻尼只降低懸置系統共振峰值，對系統固有頻率基本無影響，可將系統簡化為無阻尼自由振動系統 。動力總成懸置系統的振動特性可表示為：

+

=0

(1)

=(

,

,

,

,

,

)

(2)

根據隔振理論，懸置系統最高階固有頻率應小于發動機怠速工況下主激勵頻率的0.707倍，即小于18.8Hz，同時繞曲軸方向的固有頻率應小于發動機怠速激勵頻率的0.5倍 ，因本文動力總成布置形式為縱置式，即繞X軸旋轉模態應小于13.3 Hz。從整車模態避頻角度，懸置系統的各階模態應避開駕駛室剛體模態(1Hz～4Hz)及簧下偏頻(13Hz～15Hz)。另外，人體對垂直方向振動最敏感的頻率范圍為4～6Hz ，懸置系統Z向模態應避開此頻率范圍。綜合以上幾點，確定懸置系統各階模態頻率須控制在6～13Hz。同時，為了避免各方向模態重合，要求各方向模態頻率間隔不小于0.5Hz。

已知動力總成質量、轉動慣量，質心位置，各懸置安裝點位置以及懸置軟墊

三向剛度，即可計算出懸置系統的質量矩陣及剛度矩陣，進而求出六個自由度方向上的振動模態頻率及能量解耦程度。

The time of patients’ stay in the intensive care unit was shortest after endovascular interventions and longest after open methods of reconstruction.Hemodynamic instability was often noted after open operations.

2.2 優化目標

式中，

為質量矩陣，

為剛度矩陣，

為質心位移列向量；

為質心加速度列向量。

多目標優化解集有多組懸置軟墊剛度組合數據，為避免多組軟墊剛度組合對應的固有頻率及解耦率均滿足設計要求卻有不同的隔振效果，結合供應商的制造能力，選取2組懸置軟墊剛度組合方案分別進行實車驗證以確定最終優化方案。兩種方案懸置軟墊剛度參數見表5。

三是完善標準化建設。在北京市地方標準 《生態清潔小流域技術規范》的基礎上，修改論證審查發布《北京市山區河流水文形態評價導則》、《北京市山區河流生態監測技術導則》《北京市河流、流域、小流域名稱代碼》《生態清潔小流域工程質量評定規范》等4個地標，形成水土保持規劃、設計、施工、驗收、管理全過程水土保持技術標準體系。

加大宣傳力度，通過設置專門宣傳欄、固定宣傳標語、懸掛宣傳橫幅、利用電視廣播等多種方式，讓社會各界了解水庫確權劃界的意義、相關水利法規及政策。采取與村民和其他相關方召開座談會或進行一對一溝通等形式，營造良好的社會輿論氛圍，爭取廣大干部群眾的支持。加大執法力度，推進執法隊伍建設，建立完善的巡查制度，嚴厲打擊水庫管理范圍內各種違建行為，嚴格落實各項建設項目的辦事程序和相關要求。

2.3 原狀態懸置系統計算結果

原狀態懸置系統總質量為379.2kg，轉動慣量參數見表2所示，質心位置及懸置安裝位置參數見表3，前后懸置軟墊剛度分別為：前懸置：X/Y/Z：148/151/669 N/mm，后懸置：X/Y/Z：21/21/127 N/mm。

計算得到原狀態懸置系統6個方向模態頻率及解耦率如表4所示。

④ 教師總結：整數乘以小數有兩種含義，分別對應兩種情況，第一種與整數乘法的意義相同，第二種表示為求一個數的十分之幾，百分之幾.在這個環節中，老師應著重強調運算律的作用！

不同于演講和新聞播報等口頭表達形式，口語交際因其交流主體在時空上的獨特性而呈現以下特征：動態性、互動性和隨意性。

由表4可知，原狀態懸置系統各階模態頻率小于發動機主激勵頻率的0.707倍，且最小間隔大于0.5Hz，滿足隔振理論要求。但繞X軸旋轉方向固有頻率為13.57Hz，大于發動機怠速激勵頻率的0.5倍，且與發動機繞曲軸旋轉的1階激勵頻率及車輛簧下偏頻接近，容易引起共振，不滿足頻率分布要求。

從能量解耦程度分析來看，除X向解耦程度較好外，其他方向的解耦率均小于75%，最差的RZ向解耦率只有40.74%，且主要激勵方向Z向解耦率低于65%，解耦程度非常不理想，必須優化提升。

2.4 優化結果

由于該動力總成為市場成熟產品，懸置安裝位置及角度均已定型，如改動會影響整車總布置，因此確定懸置優化策略為以懸置軟墊三向剛度為變量，優化懸置系統的固有頻率及解耦率。

解耦率方面，由于發動機主要激勵為垂直方向振動及繞曲軸轉動，因此，要求Z方向及RX方向的解耦率不得低于85%，其余4個方向不得低于80% 。

之前的對照試驗絕大多數只采用了電生理和評分來進行術后效果的評價，為了更好地反映手術效果，我們加入了高頻超聲剪切波彈性成像技術來評價正中神經的壓力情況。這是一種全新的超聲檢測方法，它可以定量地測量組織的彈性，從而反映組織的受壓情況[27]。SWE通過發射超聲，激發組織產生剪切波，根據彈性測量公式就可以直觀地計算出組織的實際彈性值。它不但對操作者的技術依賴性更低，可重復性高，而且可以明確地計算組織彈性，具有明顯的優越性，是一種更有前景的檢測方法[27]。Cingoz 等[11]通過77例腕關節內正中神經的剪切波彈性成像的研究發現SWE成像在診斷腕管綜合征和評估其嚴重程度方面有非常重要的價值。

兩種方案主要激振力方向上的固有頻率較原方案均有所下降，在相同激勵頻率下，懸置系統固有頻率與激勵頻率的比值增大，系統的隔振性能也會隨之提升。

由對比可知，兩種優化方案懸置系統各階模態間隔均大于0.5Hz，有效避免了模態重疊。方案1懸置系統最低階固有頻率為6.41Hz，最高階固有頻率為12.64Hz，Z方向固有頻率為10.53Hz，RX方向固有頻率為12.14Hz，均滿足優化目標要求；方案2懸置系統最低階固有頻率為6.53Hz，最高階固有頻率為11.86Hz，Z方向固有頻率為9.99Hz，RX方向固有頻率為11.3Hz，也滿足優化目標要求。

老太醫高興地道：“太好了，親不親，家鄉人。”與秦鐵崖互致問候之后，老太醫放下托盤，“先請喝杯茶，我去準備一下，弄點下酒菜。”

兩種優化方案懸置系統解耦率與原方案對比如表7所示。

由對比可知，方案1懸置系統Z方向解耦率為88.54%，較原方案提升26%，RX方向解耦率為86.51%，較原方案提升13.3%；方案2懸置系統Z方向解耦率為88.75%，較原方案提升26.7%，RX方向解耦率為89.52%，較原方案提升16.3%，兩種優化方案在其他各方向解耦率較原方案均有不同程度的提升，且均滿足優化目標要求。各方向解耦率的提升能有效地縮短整個系統的共振頻帶，使能量快速衰減，改善隔振性能。

3 試驗驗證

根據優化方案，分別制作兩套懸置軟墊樣件并實車裝車測試，獲得兩種優化方案狀態下怠速及加速工況下發動機懸置主被動端、駕駛室懸置主被動端、駕駛員座椅導軌及方向盤12點振動加速度。限于篇幅，本文僅展示優化前后發動機加速工況下座椅導軌振動及發動機左前懸置Z向隔振率曲線及怠速工況下車內振動值。

由圖1可以看出，加速工況下兩種優化方案發動機懸置隔振率較原方案均有所提升，方案1提升約1dB(12.2%)，方案2提升約2dB(26%)。由圖2可知，方案1加速工況下座椅導軌振動整體呈下降趨勢，在1900rpm～2100rpm轉速區間振動有所增加。方案2加速工況座椅導軌振動在全轉速段均明顯降低，振動峰值基本消失，線性度明顯提升。

由表8可知，怠速工況下方案1座椅導軌振動較原方案改善39%，方向盤12點振動較原方案改善21.2%；方案2座椅導軌振動較原方案改善61%，方向盤12點振動較原方案改善43.5%。方案2優化效果更優，且優化后車內振動與競品車相當，達到優化目標。

4 結束語

針對怠速車內振動大且劣于競品車問題，采用多目標仿真優化方法，同時結合供應商制造能力，獲得了兩組滿足優化目標且工程上可實現的動力總成懸置剛度組合。

通過實車驗證，兩種優化方案車內振動均明顯改善。其中，方案2改善效果最優。優化后怠速車內振動與競品車相當，振大問題得到有效解決。

本文針對懸置系統頻率分布及解耦率均滿足優化目標的兩組懸置軟墊剛度優化方案得出了不一樣的隔振性能的研究對以后的懸置系統優化設計提供了參考依據。

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