某轻型商用车行驶抖动问题分析与改进

马波，程锐，陈乐强



某轻型商用车行驶抖动问题分析与改进

马波，程锐，陈乐强

（安徽江淮汽车股份有限公司商用车研究院，安徽 合肥 230601）

文章通过对某轻型商用车在颠簸路面工况行驶中抖动问题进行分析和处理，对轻卡行驶抖动机理进行探讨并最终确定有效的处理方案，为后续产品设计开发及类似问题处理积累经验。

平顺性；抖动；板簧；刚度；动平衡

前言

整车平顺性是评价车辆性能的一项重要指标，在车辆行驶过程中出现有规律或者无规律的异常抖动，都会给驾驶人员带来不适，甚至造成用户极大抱怨。本文通过对抖动产生机理的理论分析，并结合某车型抖动问题的处理过程，有效验证了理论分析的结果，为处理整车抖动问题提供了一个方向。

1 问题反馈

接市场反馈，某轻型载货车在过颠簸路面时抖动比较强烈，在柏油路面行驶抖动不明显，该问题在多个区域均出现，市场客户对此问题抱怨极大，需要立即解决。

2 原因分析

2.1 FTA分析

图1 FTA分析

整车抖动主要是由于轮端激励源产生激励，通过悬架、车架、驾驶室等传递过程到达驾驶室座椅，最终给驾驶员身体造成抖动感官；根据行驶抖动产生机理，开展FTA分析，确定影响行驶抖动的相关因子，具体如图1所示。

考虑驾驶室刚体模态、座椅导轨及座椅自身刚度、共振频率等因素较难改变，从轮端动平衡、轮胎均匀性、驾驶室悬置隔振率、悬架Z向传递率、悬架簧上振动几个方面进行验证。

2.2 关键因子验证

为了准确找出问题根源和设计对策，运用CAE手段建立了整车动力学模型并复现实车振动问题，最终通过TPA分析、参数敏感性分析等技术手段完成了项目相关分析及验证。

图2 整车CAE模型分析

2.2.1板簧刚度灵敏度分析

通过调整不同板簧刚度值，测试驾驶室振动响应如下：

图3 不同板簧刚度灵敏度分析

结论：板弹簧的刚度下降，整个传递函数3.5Hz的波峰幅值也有较大程度的下降，该方案从传递路径的传函上进行了优化并得到效果，最终振动响应得到优化。

2.2.2减震器阻尼灵敏度分析

通过调整不同减震器阻尼值，测试驾驶室振动响应如下：

图4 不同减震器阻尼灵敏度分析

结论：随着压缩阻尼系数的增大，振动响应的峰值不断减小，因此减震器的阻尼系数是影响驾驶室垂向振动的一个显著因素。可以通过调节阻尼的开口，调节阻尼系数来减小振动幅值。

2.2.3轮端动不平衡灵敏度分析

调整不同轮端动平衡质量，测试驾驶室振动响应如下：

图5 不同轮胎动平衡质量灵敏度分析

结论：随着轮端动不平衡质量的降低，轮胎载荷及整车振动响应随之降低。

2.2.4驾驶室悬置刚度灵敏度分析

调整不同驾驶室胶垫刚度，测试车轮-驾驶室的传递函数如下：

图6 不同驾驶室胶垫刚度灵敏度分析

结论：悬置刚度下调后，3.5Hz处波峰的振幅和频率都有所下降，对改善30km/h工况的行驶抖动结果有利，但8.8Hz处的幅值有一定程度上升，对80km/h时带来负面影响。因此悬置的刚度对行驶抖动影响有限，且针对某一工况的改进必须限定在一定范围内。

通过上述单因子灵敏度分析验证，轮端动平衡对整车抖动影响最大；在保证轮端参数不变的情况下，传递路径层面减振隔振类部件少片簧（刚度低）、大阻尼减震器、驾驶室液压悬置等所有方案对改善整车行驶抖动均有贡献，其中少片簧贡献量最大。

3 故障车辆处理及验证

3.1 故障现象确认

选取一辆商品车进行路试，在柏油路面行驶，30km/h—80km/h速度段整车均未感觉到有明显抖动现象；在较颠簸路面行驶，整车抖动明显，尤其是在经过减速带或者坑洼不平处，主座椅和副座椅处人员均被颠离座垫，人体感觉异常难受。

通过车辆故障模式判断，该车辆未出现规律性抖动，且与速度关系不大，即无明显共振频率区域，排除各系统频率共振导致的异常抖动；根据颠簸路面的振动感受及FTA分析因子，主要问题在于整车悬架系统减震效果较差导致，初步判定为前板簧刚度不合格导致。为验证判断结果，更换刚度合格的前悬板簧总成并进行整车试验和测试，在前桥轮端、板簧、车架及驾驶室座椅导轨处分别贴传感器，测试板簧更换前后的振动数据。

图7 前桥轮端处传感器布置点

图8 车架板簧前固定传感器布置点

图9 车架板簧后固定传感器布置点

图10 座椅导轨传感器布置点

3.2 更换板簧整车验证

更换板簧后，整车道路测试效果显著；在颠簸路面行驶中，人体对于整车振动感应处于可接受状态，舒适性大幅提升；通过传感器测试结果表明，更换板簧后簧上偏频由3.0Hz降低到2.5Hz，驾驶室座椅导轨处最大振动幅值由0.13g降低到0.073g，问题得到有效解决，具体数据如下：

表1 板簧更换前后整车测试数据

图12 更换后测试数据

3.3 故障件检测

通过对故障件检测，板簧刚度远大于更换件板簧，导致轮端振动激励在传递过程中未得到有效衰减，造成异常抖动问题，具体检测结果见表2：

表2 故障件与更换件检测数据

4 结论

本文依据整车抖动产生机理，通过FTA分析确认整车抖动相关因素，借助于CAE模型对关键因子进行模拟验证，确认影响整车抖动问题的主要因素为轮端动平衡、板簧刚度、减震器阻尼等方面，为整车抖动问题处理提供了方向；并以市场典型案例处理验证了理论分析结论的有效性，为后续相关问题处理积累了宝贵经验。

[1] 陈家瑞.汽车构造[M].机械工业出版社,2008.

[2] 刘显臣.汽车NVH综合技术[M].北京.机械工业出版社.2000.

[3] 余志生.汽车理论[M].北京:机械工业出版社.2000.

Analysis and improvement of jitter problem for a light commercial vehicle

Ma Bo, Cheng Rui, Chen Leqiang

( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd. Commercial Vehicle Research Institute, Anhui Hefei 230601 )

Through the analysis and treatment of the jitter of a light commercial vehicle running on the bump road, the mechanism of the light truck driving jitter is discussed and the effective treatment scheme is finally determined, which will accumulate experience for the follow-up product design an development and similar problems.

Smoothness; Shake; Leaf spring; Rigidity; Dynamic balance

U461.4

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1671-7988(2018)20-89-03

马波，就职于安徽江淮汽车股份有限公司商用车研究院。

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1671-7988(2018)20-89-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.032