轻卡车身振动问题的相关探析

张运生

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.18.042

摘 要：轻卡在路面行驶过程中由于受到路面、车内发动机等各种因素的影响，有很大程度会出现局部车身或整车振动的情况。当车身振动达到一定程度时将会对驾驶员、乘客乘坐的舒适性造成一定的影响，或者对轻卡内运载的货物造成影响。现文章主要针对轻卡车身振动问题进行相关探析与研究。

关键词：轻卡车身振动 模型建立 故障排除

中图分类号：U472 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）06（c）-0042-02

轻卡在路面行驶过程中往往由于路面、发动机等各种因素的激励作用导致车身或局部出现不同程度的振动。针对车身振动建立模型进行研究，判断引发车身振动的因素，对车身振动进行处理对于保证轻卡运输安全性，驾驶乘坐稳定性有着重要的作用。

1 轻卡车身振动特性与研究趋势

轻卡车身振动可以分为车身垂直振动、纵向角振动、侧倾振动、座椅振动等各种形式。当前国内外对于轻卡车身振动及其特点的研究起步较早，在理论领域已经取得了突破性的进展，实验实践也相对成熟[1]。当前针对轻卡车身振动及其特点进行的研究主要是针对改善轻卡行驶平稳性而开展的。根据不同的研究目标可以将车辆系统进行简化处理，并且建立相关模型来对轻卡车身振动及其特点进行研究。常用的振动分析模型主要分为三大类别，分别为两自由度的1/4车辆模型，平面五自由度的1/2车辆模型与三维整车模型。首先，假如车身质量分配系数接近1，则可以当作轻卡车身前后部振动是处于独立状态，即可以建立表示1/4车辆的两自由度模型。在采用这一模型进行分析研究时，计算过程简便，计算工作量不大，但是仅仅只可以针对车身与车轮的垂直振动进行研究，所得到的研究结果精度不高。针对轻卡车身振动的悬架、座椅参数优化配置等大部分均采用这一模型进行研究。然而由于该模型对车身纵向角振动与侧向角振动的研究不够深入，因此大多数情况用于粗略定性分析中；其次，假如车辆相对于纵垂面处于完全对称的情况，并且车辆左右车轮的路面不平整程度变化相同，则可以当作车辆是处于纵垂面上振动，即可以将车辆视为1/2车辆的平面五自由度模型。这一模型直接体现了车身的垂直与纵向角振动。路面存在的不平整激励输入分为前后轮，经过五自由度模型分析所获得的结果相对于二自由度分析的结果更加精确。所以在轻卡车身振动模拟研究与悬架、座椅参数优化分析中，五自由度模型的应用更加广泛；最后，要全方位展现车身的垂直振动、纵向角振动与侧向角振动，并且将路面经过车轮所形成的不平激励对车身的影响展现出来就需要将车身进行三维立体处理。三维立体模型将车身4个车轮所受到的路面激励的差异以及车身侧倾所导致车身振动的情况考虑在内，从而真实完整地展现了轻卡车身振动的情况[2]。利用三维整车模型可以真实地体现车辆振动的实际状态，利用该类型模型还可以将前后悬架结构形式的各种组合情况展现出来。纵观当前轻卡车身振动的国内外研究状态可以得知，针对轻卡车身振动的理论研究已经相对成熟，传统的理论计算、模型分析与有限元方法得到了综合使用，所建立的模型精度达到一定水平，结合相关试验结果可以有效改善轻卡车身振动、行驶平顺性等相关问题。未来在对轻卡车身振动进行研究的过程中需要更加倾向研究轻卡车身振动与动力传动系统扭转振动耦合的问题，在耦合机理与建模方面需要进行深一步的研究。

2 轻卡车身振动的原因与诊断

2.1 轻卡车身振动的原因

轻卡车身振动系统是一个十分复杂的系统，其包括轮胎、车架、车身、货厢以及各类型连接构件等。导致轻卡车身振动的因素众多，其中包括车身刚度、驾驶室悬置、悬置软垫强度、轮胎等。正由于轻卡车身振动十分复杂，导致在诊断车身振动的时候诊断起来难度较大，要分析原因并解决问题显得更加困难。轻卡在运行过程中如出现明显振动则会导致舒适性变差，通常改善车身振动这一问题都是采用减震器来调整振幅的方式，以改善驾驶员与乘客的舒适性。假如轻卡车身振动频率相同，则会出现共振的情况，从而导致驾驶与乘坐的舒适性变差。通常来说，车身振动的原因包括下列几个：第一，发动机运转。由于轻卡发动机在运转过程中曲轴会出现相应的变化，从而使得汽车旋转部件持续处于不平衡状态进而导致车身出现振动[3]。例如，四缸发动机每一周期内均会出现两次转矩变化，并且两次方向均不一致。出现这种变化的频率越高则车身振动的问题愈加严重。第二，不平衡旋转件导致的车身振动。通常是由于旋转中心与部件的重心不平衡导致车身出现振动。第三，轮胎、轮毂不均匀而导致车辆在行驶过程中径向力与轴向力一直处于变化当中，进而导致车身出现振动。第四，万向节传动角度而导致的车身振动。轻卡所使用的万向节为普通带有不等速传动性质的万向节，十分容易导致不平衡传动的情况出现。如果道路情况不甚良好，则会导致万向节角度出现变化，进而使得车身出现振动。

2.2 轻卡车身振动的诊断

要对轻卡车身振动进行诊断需要对各种因素进行判断，以专业的维修流程与方法来进行全面而详细的检验。首先，收集信息。在诊断轻卡车身振动时需要对车身振动的情况进行详细描述，其中包括振动位置、振动频率、车辆状态、车辆故障等情况。假如是车辆发动机故障导致的车身振动则需要对发动机的使用状态进行了解后再进行详细诊断；其次，重现故障。虽然要重现轻卡车身振动这一情况难度较大，但是针对轻卡车身振动的实际情况可以采取以下两种方式来进行重现：第一，动态测试。这一方法需要初步明确车身振动所形成的位置，在选择安全熟悉道路的基础上从特定角度驶入，导致车轮行驶不平稳进而扭曲，再重现车身振动。第二，静态测试。被检测车轮在经过道路动态测试后可以选择使用静态测试的方式进行复试。将轻卡托举后使用橡胶锤来敲击发生振动的可疑位置，进而进行判断；再次，确认故障。确认故障可以使用互换法与设备法。所谓互换法即为在道路测试之后将可疑部件进行一一更换，以对振动故障的位置进行排查，这一方式相对机械和传统。而设备法即为使用多通道噪声分析设备，利用传感器来收集数据信号，对设备振幅、波形等指标进行深入研究，进而判断具体故障。在明确好位置后需要针对可疑部件进行排查，核实零件是否破损、是否安装牢固等。接着，进行修理工作。如存在间隙问题则可以采用填充法与重新修复法来对零部件进行修复，使得车辆行驶时不再出现振动。或更换零部件可以最为有效地改善车身振动的问题；最后，检查试车。在轻卡完成检修后需要进行最后的试车步骤。这一环节的具体步骤与故障重现的内容为一致的，主要目的是核实故障是否已真正被排出，并对其他问题进行检查。

3 结语

导致轻卡车身出现振动的原因众多，在对车身振动进行分析时可以针对不同情况来建立不同类型的模型进行研究。同时，还可以针对轻卡出现振动的原因进行探索，并且利用统一而规范的检查流程来对振动原因进行排除并处理，以保障改善车身振动情况。

参考文献

[1] 田德青，吕福鹏，张桂振.有关轻卡车身振动问题的分析[J].山东工业技术，2015（13）：192.

[2] 孙宗玺.重型卡车驾驶室振动问题优化研究[J].电子测试，2016（5）：163-164.

[3] 孙雪，岳本朋，孔艳梅.基于人机工程学的某轻卡车身布置浅析[J].农业装备与车辆工程，2010（5）：35-37.