关于车辆行驶过程中shake问题的研究

陆尚杰　周为乐

摘 要：某车型在行驶过程中驾驶员能够明显感觉到车辆存在垂向跳动，90km/h最为明显，且车辆通过减速带时振动收敛性较差，存在二次余振，本论文针对上述两个问题展开研究，通过采用液压悬置+调整部分悬置Z向刚度的方法，解决了shake问题。

关键词：shake 静刚度 动静比 过坎振动收敛性

Research on the Shake Problem in Vehicle Driving

Lu Shangjie Zhou Weile

Abstract：During the driving process of a certain model， the driver can obviously feel the vehicle's vertical jump， and when the speed is90km/h， the vertical jump is the most obvious. When the vehicle passes the speed bump， the vibration convergence is poor， and there is secondary jump after vibration. This paper focuses on the above two problems， and the shake problem was solved by adopting the method of hydraulic mounting plus adjusting the Z-direction stiffness of part of the suspension.

Key words：shake， static stiffness， dynamic-to-static ratio， over-sill vibration convergence

1 前言

车辆行驶过程中的“shake“问题，是指车辆在行驶过程中整车Z向间歇性跳动，并能够被驾驶人员感知的现象，同时需要指出的是，车辆过减速带产生的余振（Memory Shake）与该问题是同类问题。shake问题是属于NVH问题中的重要一环，该问题严重影响驾驶人员的驾乘舒适感，长时间驾驶容易使驾驶人员疲劳，并产生极大的心理压力。

本文通过结合四立柱试验台，路试、模态试验等试验方法对shake问题进行了一些研究，提出了解决shake问题的具体方案及若干研究思路。

2 试验方案：

试验方案策划最终期望达到如下目的：

1）与竞品车进行比较，从数据上识别易使驾驶人员感到不悦的频率成分，确定问题目标。

2）对问题进行分析，制定可行性方案。

3）对方案进行验证，确定问题是否解决。

2.1 道路试验测试设计

在四轮轮毂处布置三向加速度传感器，在发动机悬置主被动端布置三向加速度传感器，在左右悬架车身侧安装点布置三向加速度传感器，分别在座椅滑轨、座椅坐垫上布置三向加速度传感器，如图1所示：

分别以80km/h、90km/h、100km/h匀速行驶30km/h过减速带

3档全油门工况升速，1000rpm至5000rpm，松油门滑行5000rpm～1000rpm

2.2 四立柱台架试验设计

四立柱激振台（4 Post Shaker）：

-频率输出范围能够覆盖0～30Hz;-位移振幅输出范围在0～30Hz范围内不小于4mm。

3 数据分析

3.1 问题原因查找

通过与某竞品车进行对比，台架上悬架Hop模态如图2所示：

与竞品车（无shake问题）进行对比，发现存在一10Hz左右的频率成分。

90km/h匀速行驶，3档全油门加速，同样存在10Hz左右的频率成分。

继续对问题车悬架、车身及动力总成各关键点做ODS振型分析：

发现10Hz时动力总成Z向剧烈运动;通过试验方法进一步确认动力总成刚体模态为10Hz。

怀疑shake问题由于悬架Hop模态与动力总成Bounce模态过于接近，同时悬置在低频段阻尼偏小导致。

4 临时方案验证

如图7所示，在左右悬置中分别打入螺栓，增加悬置刚度：

继续测試90km/h匀速巡航整车振动情况并与之前数据进行对比，如图8所示：

从图8可以看出，悬置增加螺栓改变悬置Z向刚度后，问题车10Hz左右问题频率消失。

组织主观评价，问题车之前整车Z向跳动的现象消失，过减速带振动收敛性明显变好，二次冲击消失。

通过上述实验，基本可知：

1 Shake问题在频域内表现为10Hz

2 Shake问题通过改变悬置Z向刚度可有效解决。

3 shake问题由于悬架Hop模态与动力总成Bounce模态过于接近，同时悬置在低频段阻尼偏小导致。

5 工程可行性方案制定：

5.1 四立柱台架验证部分

利用液压悬置可实现低频段大刚度大阻尼的特性，右悬置采用液压悬置替代原橡胶悬置，同时将左悬置Z向刚度提升15%继续装车验证：四立柱台架测试结果如下（图9）：

左悬置Z向静态刚度提升20N/mm后，四立柱台架上显示10Hz成分已消失。

5.2 实车路试验证部分：

90km/h行驶原状态振动位移情况统计：

5.3 风险评估：

新方案实施后加速工况未带来差的影响;组织主观评价，shake问题优化效果明显，且无发现有其他相关性能变差。

通过过上述实验得出：右悬置切换成液压悬置+调整左悬置z向刚度用于优化整车shake问题的方案有效，该方案满足工程可实施条件，供借鉴。

6 结论

通过四立柱试验台架、路试、主观评价法确定了shake问题的频率成分及产生根源，利用液压悬置低频大阻尼、大刚度的特性，通过使用液压右悬置加调整左悬置静刚度的方法解决了shake问题，并提出了针对shake问题的若干解决思路。

底盘操作稳定性、舒适性、NVH性能间的协调、求优问题是目前各大汽车研发公司重点讨论的问题之一，本文仅仅是做了一些浅尝辄止的工作，期待后期有更大的进步。

参考文献：

[1]李欣冉1[，陈晓新2，王家恩3] 橡胶衬套对汽车悬架系统NVH性能影响研究[J].《合肥工业大学报：自然科学版》2012.5，582-584.

[2]杨万安1[，王强2，王峰3]车辆过坎冲击及残余抖动主客观评估关联性分析[J]《噪声振动与控制》201312，82-86.

[3]赵振东，雷雨成.悬架橡胶元件对汽车NVH性能影响的分析方法[J].橡胶工业，2008，55（8）：490-493.

[4]李欣冉1[，陈无畏2，陈晓新3]基于刚柔耦合模型的悬架NVH性能研究中国机械工程第25卷第7期2014年4月，981-983.