车辆减速带冲击二次余震的原因分析及解决办法

韦利宁　宋传亮

摘 要：本文通过对减速带冲击二次余震问题进行ADAMS模型仿真分析、实车客观测试和主观评价，提出通过优化发动机悬置刚度及阻尼特性，有效降低车辆减速带冲击二次余震。结果表明，提高液压悬置的静刚度和阻尼角，能够有效降低冲击二次余震，提高舒适性。

关键词：发动机悬置;冲击二次余震;ADAMS;阻尼角;刚度

中图分类号：U491.5 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）23-0101-03

Cause Analysis and Solution of Vehicle Afterburning Belt

Impacting Secondary Aftershock

WEI Lining SONG Chuanliang

（Geely Automobile Research Institute （Ningbo） Co.， Ltd.，Ningbo Zhejiang 315336）

Abstract： Aiming at the problem of secondary aftershock of the speed bump， this paper carried out the simulation analysis of the ADAMS model， objective test and subjective evaluation of the actual vehicle， and proposed to effectively reduce the secondary aftershock of the vehicle's speed bump by optimizing the engine's suspension stiffness and damping characteristics. The results show that increasing the static stiffness and damping angle of the hydraulic suspension can effectively reduce the impact secondary aftershock and improve the comfort.

Keywords： engine mount;impact secondary aftershock;ADAMS;damping angle;stiffness

减速带是道路上常见的减速装置，当车辆通过减速带时，车轮剧烈的跳动会产生一个垂直方向的加速度，振动通过悬架传递到车身，促使驾驶人产生强烈的不舒服感，而冲击后悬架垂向加速度有一个震荡收敛的过程。垂直振动的第一峰值大小通常与悬架的软硬有关，而振动的震荡收敛过程则会让驾驶员感觉前悬架部分抖动，震荡的周期越长，颤抖的感觉越是明显，工程上称其为二次余震（Aftershock）。解决冲击二次余震，能够有效提高整车舒适性能，提高驾驶质感。

1 原因分析

减速带冲击的途径主要经过的部件包括轮胎、悬架、动力总成、车身和座椅，而影响冲击二次余震的主要因素有悬架阻尼、悬置刚度、悬置阻尼等。乘用车常见的悬置分为橡胶悬置和液压悬置。橡胶悬置阻尼角小、刚度大，难以满足发动机对悬置系统的隔振要求，不利于提高舒适性。液压悬置则具有较好的动态特性，在低频具有较大的阻尼角、高刚度，可以有效地隔断、衰减发动机总成怠速和低速行驶冲击时的动力总成产生的振动振荡;又能很好地控制汽车在起步、加速、转向、制动等非稳态工况下动力总成大位移冲击运动和振荡;在高频下具有小阻尼、低动刚度特性，可以在较宽频带内克服橡胶的动态硬化效应，较好地阻隔动力总成的高频振荡，降低汽车在高速行驶中的振动和噪声，提高舒适性[1]。

本文通过优化发动机悬置刚度及阻尼特性，有效降低车辆减速带冲击二次余震。其间建立多体动力学ADAMS模型，设置不同的悬置性能方案进行仿真分析，并且进行样件制作、实车测试和评价验证。

2 ADAMS多体动力学模型

本文利用多体动力学软件ADAMS/Car建立多体动力学模型，针对现有动力总成悬置系统忽略车身质量、悬架刚度阻尼、轮胎刚度等因素的影响，右悬置采用液压衬套，通过修改液压悬置参数，得到不同刚度和阻尼的悬置特性文件，建立虚拟的减速带道路模型。通过对比不同悬置性能参数下前悬架上支座处的垂向振动加速度峰值及收敛情况，人们可以探究悬架的余震衰减水平，ADAMS模型如图1所示。

3 液压悬置参数识别工具Hydromount-Parameter Identification模块

该模块用于分析液压悬置的主要动态参数，即频率响应、动态刚度和阻尼损失角等。在ADAMS中，液压悬置根植于一个包含橡胶胶囊、液压腔、隔板、惯性通道等的模型。通过调节Hydromount-Parameter Identification模块的8个特征参数[2]，其可以进行反向计算，得到悬置液压衬套的动静剛度、阻尼衰退等频率特性数据，输出为HBU液压衬套特性文件，用于ADAMS/Car仿真计算。

对右液压悬置的PP2阻尼角分别设定为15°、25°和45°，仿真分析其对悬架振动衰减的影响。从仿真曲线看，增加悬置阻尼，悬架垂向加速度第三、第四峰值明显降低，说明振动衰减较快，余震少，仿真结果如图2所示。

右液压悬置的垂向静刚度设计为200N/mm，分别采用刚度增加50%和刚度降低50%两组方案进行对比，仿真分析其对悬架振动衰减的影响。从仿真曲线看，增加悬置静刚度，悬架垂向加速度第三、第四峰值明显降低，说明振动衰减较快，余震少，仿真结果如图3所示。

4 试验验证及主观评价

4.1 道路测试

道路试验路面选择在平直良好的柏油路面上，路面干燥，無突变弯，道验车速为30km/h，测试过程中尽量维持车辆以恒定速度直线行驶。试验设备包括LMS多功能数据采集系统、单向压电加速度传感器、PCB压电加速度传感器、笔记本电脑和LMS Tset.Lab 采集模块（1套），测试采样频率为1 000Hz，传感器安装在前轴悬架上支座处，此测量点能够代表悬架振动水平。测试减速带为常见减速带，宽度400mm，高度350mm，传感器布置如图4所示。

液压悬置制作工艺比较特殊，不能完全按照仿真参数进行样件制作。所以，本次制作了3组不同刚度和阻尼的液压悬置进行测试对比，各组悬置参数如表1所示。

4.2 数据分析

通过采集悬架上支座处的垂向加速度时域信号，记录第一、第二、第三峰值大小，单位为加速度g，从不同时间的峰值大小可以判断余震的衰减情况，详细情况如表2所示，振动时域曲线如图5所示。

4.3 主观评价

汽车的平顺性及乘坐舒适性主要是指将汽车行驶过程中产生的振动和冲击对乘员舒适性的影响控制在一定范围内，因此乘坐舒适性主要根据乘员主观感觉的舒适性来评价[3]。实车进行三组悬置方案的主观评价，从乘员主观感觉方面评价不同悬置性能减速带冲击余震的水平，评分标准根据SAE中的0到10分评分等级进行。对三组悬置方案进行实车主观评价，评价分值最高的为方案3，人们从主观上基本感觉不到冲击余震，振动收敛干净利落，评价最优，评价情况如表3所示。

5 结语

在减速带冲击垂向加速度的时域曲线中，第一峰值表达了冲击的大小及生硬程度，主要影响因素为悬架系统的刚度，如弹簧刚度、轮胎刚度、轮胎胎压、限位块间隙及刚度等;第二、第二、第四峰值代表冲击二次余震大小及收敛性能，反映了驾驶员主观上感受到的余震强烈程度，主要影响因素为悬置刚度、悬置阻尼角大小等。提高悬置静刚度和悬置阻尼角，在一定程度上能够减少减速带冲击余震，提高悬架舒适性，但是悬置的设计还需兼顾发动机各个工况下的NVH性能。

参考文献：

[1]史康，佘振成.液压悬置的特性及应用[J].工程技术，2016（3）：311-312.

[2]陈军.MSC.ADAMS技术与工程分析实例[M].北京：中国水利水电出版社，2008.

[3]朱天军，宗长富，杨得军，等.轿车乘坐舒适性主观评价方法[J].汽车技术，2008（3）：8-11.