某轻型卡车驾驶室异常振动的分析

刘 诚

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

随着我国汽车产业的发展及顾客意识的不断提高，汽车NVH性能越来越受顾客和汽车厂商的关注。某轻型卡车在原地升速过程中出现了异常振动的现象，本文采用LMS公司的测试系统对整车进行了振动测试，通过分析座椅等处的振动数据，并对振动在传递路径过程中的能量变化进行了比较，制定了可行的整改措施，有效了解决了驾驶室的异常振动。

1 现状描述

该车原地升速工况发动机转速在 1500rpm～1900rpm区域座椅处感觉有明显振动，其中1700rpm附近的振动感觉最明显，我们利用LMS Test.Lab对整车进行了振动测试。

图1 原状态座椅处振动加速度曲线图

座椅在1726rpm时的Z向振动较大，振动的主要能量来自 11.17Hz,峰值为 0.05g,且此频率下的振动大于发动机二阶激振（57.20Hz）引起的振动峰值（0.02g）。此振动较大的原因可能是发动机在此频率下的振动较大或者在传递过程中进行了放大。

2 原因分析

从下图分析可以看出，驾驶室的振动来源于发动机的振动，通过发动机悬置系统、驾驶室悬置系统传递到驾驶室，驾驶室低频异常振动有三个可能的原因：

1）发动机自身低频振动异常；

2）发动机悬置对发动机低频振动没有起到很好衰减作用；

3）驾驶室悬置对发动机低频振动没有起到很好衰减作用。

图2 驾驶室振动机理图

3 原因查找

根据驾驶室振动机理分析，我们对整车进行了驾驶室振动传递路径分析。

3.1 驾驶室悬置前后振动数据分析

驾驶室左后悬置隔振后：在1726rpm时驾驶室悬置传递到驾驶室本体的11Hz下的Z向振动为0.03g（发动机二阶激振（57.4Hz）引起的振动为0.05Hz），而1726rpm时座椅在11Hz时的Z向振动为0.05g,说明从驾驶室悬置后到座椅的传递过程中11Hz振动被放大。

图3 原状态驾驶室左后悬置后振动加速度曲线图

驾驶室左后悬置隔振前：1726rpm时11Hz下的Z向振动为0.011g（发动机二阶激振（57.4Hz）引起的振动为0.07Hz），驾驶室悬置隔振前后从0.011g到0.03g，在此转速下驾驶室悬置对11Hz下的振动进行了放大。

图4 原状态驾驶室左后悬置前振动加速度曲线图

3.2 发动机悬置前后振动数据分析

左后悬置隔振后数据：1726rpm时，11Hz下的Z向振动为0.007g，发动机二阶激振频率57.4Hz下的Z向振动峰值为0.07g。在此转速下，11Hz的振动相对于发动机二阶激振（57.4Hz）引起的振动很小。

图5 原状态发动机左后悬置后振动加速度曲线图

左后悬置隔振前数据：1726rpm时，11Hz下有Z向振动峰值为0.022g，而发动机二阶激振频率（57.4Hz）下的Z向振动峰值则为0.56g。11Hz下的振动相对于发动机二阶激振57Hz引起的振动很小，说明发动机振动较正常，同时发动机悬置有效隔离了发动机的二阶振动（从0.54g到0.07g，隔振率87%），但发动机悬置对11Hz振动（从0.022g到0.007g，隔振率70%）隔振效果有待改善。

图6 原状态发动机左后悬置前振动加速度曲线图

3.3 小结

通过以上振动测试及分析，可得出如下结论：

1）驾驶室的异常振动来自发动机在11Hz时的振动峰值，此发动机振动相对于发动机二阶振动很小，发动机振动较为正常；

2）从发动机悬置、车架、驾驶室悬置等到驾驶室并到座椅的振动传递过程中，发动机悬置起到了衰减11Hz振动的作用，而驾驶室悬置对11Hz振动进行了一定的放大作用；

3）为减小传递到驾驶室处的11Hz振动，考虑到可行性，可以先从发动机悬置和驾驶室悬置入手。发动机悬置受限于橡胶悬置的特性，考虑调整橡胶悬置刚度来改善下低频的隔振效果。驾驶室悬置可以通过更改为液压悬置来增加低频阻尼，并适当降低刚度。

4 问题整改

为了分别验证驾驶室悬置及发动机悬置改变后的影响，对策实施分两步方案进行：

a）发动机悬置保持不变，驾驶室悬置由橡胶软垫更改为液压软垫，软垫刚度减小；

b）驾驶室悬置发动机悬置保持不变，发动机前后悬置软垫刚度减小。

4.1 方案a结果

1724rpm附近时存在振动峰值，振动的能量依然来自11.1Hz,Z向振动峰值为0.042g。与原状态测试结果（0.054g）相差不大，驾驶室主观感觉振动依然明显，异常振动区域还在1500rpm到1900rpm之间。

图7 方案a座椅处振动加速度曲线图

4.2 方案b结果

1726rpm数据：10.9Hz处有Z向振动峰值，但峰值已经下降到到0.004g，远远小于原始状态下的0.054g,同时通过主观感觉已经感受不到此转速下的异常振动。

图8 方案b座椅处振动加速度曲线图

4.3 整改效果总结

表1

采用减小发动机悬置软垫刚度的方法可以有效降低驾驶室异常振动的问题。

5 结论

本文以解决某轻型卡车驾驶室异常振动故障为切入点，通过驾驶室的振动原理分析及试验分析，得到了驾驶室异常振动的原因，并制定了对应的整改验证方案。通过优化驾驶室悬置及发动机悬置，最终达到消除驾驶室异常振动的目标。

参考文献

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[2] 王望予.汽车设计（第4版）,机械工业出版社, 2011年6月.

[3] 庞剑.汽车噪声与振动:理论与应用,北京理工大学出版社, 2006年6月.

[4] 胡海岩,机械振动基础,北京航空航天大学出版社, 2010年7月.