汽车共振问题分析与检测

闫云敬

摘 要：随着人们对汽车品质要求的提高，汽车舒适度、运转平稳性等因素越来越受到人们的重视，而影响这些指标的原因即为汽车的共振。文章分析了汽车共振的原因，包括外部环境和内部发动机振动等。同时，阐述了汽车发动机、前束倾角以及车轮动平衡等检测技术，为相关汽车共振检测提供依据。

关键词：汽车共振，原因分析，共振检测技术

中图分类号：U467 文献标识码：A

任何机器都会产生振動，振动源具有一定的固有频率，且由于振动的传播等环节，物体容易发生共振。汽车的振动是汽车运转时不可避免的现象，由于发动机运转过程产生强大的冲击载荷，且存在机械配合间隙等问题，汽车的冲击振动不可避免。

随着汽车制造业的不断发展，汽车的振动问题成为汽车安全、平稳、舒适的主要评价指标之一，汽车行业的发展趋势之一也是朝着减小振动的发展。乘客在乘坐汽车时，如果汽车的振动比较剧烈，零部件之间的冲击摩擦强烈，乘客会产生明显的不舒服感，且由于振动会造成汽车零部件的损坏，所以汽车的安全性不能保证。汽车共振的原因很多，对于不同部位的检测技术也不尽相同，文章分析了引起汽车共振的原因，并针对不同的部位提出了检测方法，为相关汽车共振检测研究提供依据。

1 汽车共振的原因分析

振动现象具有一定的规律，振动的产生、传播、消失具有一定特性。汽车的振动需要振动源，即发动机，振动传播随着振动频率和振动时间的变化而变化，常见的振动形式有正弦振动、余弦振动以及复合振动等。汽车振动的原因主要包括汽车内部因素和外部环境因素两个方面。外部因素包括汽车行驶的路面状况，路面起伏程度越大，汽车行驶时的振动冲击越明显。内部因素主要是汽车的设计数量、制造精度、装配精度、动力学性能、机械传动等，汽车自身的设计制造影响了共振的固有频率，而装配等过程容易造成汽车后期使用过程的冲击。发动机的运转时，发动机的减震垫片应用效果不好，将会产生振动波、汽车车身的振动波和发动机的生动波方向相同时，汽车就会发生共振现象。另外车轮部位的共振时不能忽视的，车轮在转动过程中，如果发生偏斜现象，车轮的动平衡没有保证，车轮将产生振动。在高速行驶时，振动的频率增加，振动更加明显。如果车轮的整体结构尺寸没有校正，车轮制造圆度不足，在使用时容易造成变形。车轮安装时没有均匀复位处理，检测时没有保证车轮与平衡机没有同轴连接，平衡设备回转精度不足等都会使得车轮发生振动，影响汽车的运转平稳性。轮胎的制造均匀性对汽车的振动也有较大的影响。轮胎圆度不够，材料不均匀，质量分配不充分等会造成车轮的动平衡性能不好，轮胎产生轴向和径向变形，造成汽车发生共振。

另外，摆臂、球头安装稳固性不足，产生配合间隙，加上材料的力学性能差，零件的设计参数不合理，连接不充分等都会造成汽车共振的发生。在车体结构中，前束以及底盘倾角设计不合理，隔振效果和降噪效果不佳，汽车共振现象更加明显。

2 汽车共振的检测技术

汽车共振需要进行合理的检测，来判断共振特性，包括振动幅值、速度、加速度等。加速度是振动特性评价的主要指标，目前对于加速度的检测主要是利用传感器装置，通过信号处理电路，再通过上位机进行实时显示。1）在发动机的减震系统中，通过发动机的支撑系统降低发动机的振动，抵消部分振动冲击。一般汽车企业使用的发动机振动块是利用刚性的骨架橡胶振动块，这种减振机构是利用压缩剪切复合结构，通过测量发动机转动频率和相位等特征参数，计算系统阻尼效果。振动检测过程应先进行发动机的振动检测，如果汽车的发动机检测达到设计要求，则可以排除汽车本身的振动所产生的共振现象。因振动会产生噪声，影响汽车的运动平稳性和舒适性，振动还容易导致部分零件疲劳破损，影响汽车的使用寿命。汽车共振会影响汽车的耐用性和安全性，发动机的制造精度影响了汽车整体的共振效果。所以应提高汽车发动机的制造精度，同时考虑经济性和汽车的使用性能。2）前束的倾角测量时通过角位移测量装置，测量的项目包括：前轮前束、前轮外倾角、销内倾角以及主销后倾角等。根据每个测量项目具有一定的技术指标要求，对于前束单向显示范围为1—4mm，外倾角的变化幅度为1±，通过测量前桥进行设计计算，并验证测量结果是否在规定的指标范围内。目前，基于传感器的前束倾角检测应用较为广泛，检测倾角具有专门的传感器，结合先进的网络技术和计算机辅助技术完成检测。目前，物联网技术发展迅速，物联网技术是利用专业的传感器作为检测元件，得到信号源，再经过下位机进行信号处理，将模拟信号转化为数字信号，通过互联网将信号传送到上位机，在电脑上实现实时的观察与控制。这种检测方法可以实现复杂环境下机器的状态检测，且技术人员不需要进行实地考察便可以方便获取管道信息。下面对汽车不同部件的振动检测方法做出详细说明。3）车辆的动平衡检测时为了检测车轮运转的平稳程度，动平衡检测通常在试验台上进行，另外，经过动平衡的车轮不需要进行静平衡实验。在动平衡检测时，保证测量的车轮没有受到外界污染物的影响，因为石子沙子等可能导致车轮在径向质量分配不均匀，影响车轮的动载平衡效果。另外，需要进行车轮车胎气压的校核，将车轮的气压控制在标准气压范围内，控制气压这个变量，保证汽车运转平稳。根据汽车企业相关技术指标，通过测量车轮的动平衡误差应控制在280g左右，车轮内外圈的平衡值应在合理的范围内，最大值不超过10g，这个标准影响了整个汽车的共振特性。

3 结语

随着汽车行业的发展，汽车企业和居民对汽车性能要求的提高，我国汽车的振动问题受到更多关注。利用先进的检测技术对汽车进行共振检测，提高汽车品质和舒适度。结合目前国际发展现状，各汽车品牌企业需要在共振检测方面投入更多资金，实现检测规范合理，为振动控制做好铺垫。

参考文献：

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课题名称：大型商用车“共振”的试验分析及技术对策

课题编号：YB2014569