解放中型卡车行驶中异常抖动分析与改进
左丙发;宋泓烨
【摘 要】对某中型货车进行平顺性检测,对汽车车轮总成、驾驶室悬置方式、钢板弹簧刚度进行了测试和分析,证明车辆异常抖动的主要影响因素是车轮及轮胎总成的轴向、径向尺寸跳动量,动不平衡量,以及驾驶室悬置方式和钢板弹簧的刚度.通过优化车轮总成参数、改变驾驶悬置安装方式、降低钢板弹簧的刚度来改变车辆各零部件固有频率的重叠,从而起到降低车辆抖动的效果.
【期刊名称】《汽车零部件》
【年(卷),期】2018(000)012
【总页数】4页(P84-87)
【关键词】骑马式抖动;固有频率;轴向、径向跳动;动平衡;刚度
【作 者】左丙发;宋泓烨
【作者单位】一汽解放青岛汽车有限公司,山东青岛266043;一汽解放青岛汽车有限公司,山东青岛266043
【正文语种】中 文
【中图分类】U270.1+1
0 引言
各地服务站陆续反映某公司一款中型V卡6×2载货车型在车辆行驶过程中发生异常抖动现象。故障模式通常为车辆在平直路面行驶过程中，在40～60 km/h的速度段上驾驶室会出现有规律的上下抖动现象，感觉像“骑马”。载货后抖动程度加剧。通常会影响驾驶员操纵舒适性，严重的驾驶员稳定不了油门，方向摆动，不易操控。车辆基本全部是刚购置不久的新车，行驶里程在3 000 km以下。有些经销商反映商品车也存在类似的抖动现象。对此问题用户和经销商抱怨很大，必须尽快解决。
1 道路试验及检测分析
1.1 路试检测
对用户抱怨强烈的车辆进行平顺性测试，主观感受振动模式并利用振动检测仪检测结果。
1.1.1 驾驶室地板处总体振动加速度路谱采集
测试地板处振动幅值，当车速分别是40、45、50、55、60、65 km/h，测得的Z方向振动幅值如图1所示。地板处振动数值统计表如表1所示。
图1 地板位置测点频谱图
表1 地板处振动数值统计车速/(km·h-1)频率/Hz地板处幅值/mm主观感觉403.310.18正常453.610.39上下骑马504.000.31上下骑马554.500.53上下骑马604.880.24正常
1.1.2 整车振动频率速查表
此样车各主要振动频率速查表如表2所示。
表2 此样车各主要振动频率速查表车速/(km·h-1)主要振动频率/Hz轮胎1阶轮胎2阶传动轴1阶传动轴2阶403.466.9115.3630.71453.897.7817.2834.55504.328.6419.2038.39554.759.5021.1242.23605.1810.3723.0446.07
1.1.3 测试结果分析(45和50 km/h两个速段)
从图2和图3可知：45和50 km/h时速段抖动，振动源主要来自轮胎激励，重点检查1桥和3桥轮胎端径跳和动平衡。
图2 车速45 km/h时的振动谱
图3 车速50 km/h时的振动谱
1.2 车轮及轮胎总成检测
该公司对轮胎总成的具体技术要求是：子午线轮胎径向跳动量(径跳)：≤3 mm轴向跳动量(端跳)：≤2.5 mm；动平衡量：两侧值之和小于400 g·cm。
对该车全车轮胎总成检测，结果如表3所示。
表3 原车状态径向跳动和端面跳动参数值 mm位置端跳径跳位置端跳径跳左前一1.92后桥左外24.5左前二0.71.6后桥左内23.6右前一2.82后桥右外1.21.2右前二2.72.1后桥右内32
根据测量数据分析，该车前轮两轮端跳超差，后桥两轮径跳超差，申请更换端径跳、动平衡值合格轮胎，更换后端跳、径跳值测试结果如表4所示。
表4 更换轮胎后的测量值参数 mm位置端跳径跳位置端跳径跳左前一1.81.3后桥左外1.92.0左前二0.71.6后桥左内2.02.6右前一1.01.2后桥右外1.21.2右前二1.32.0后桥右内2.52.0
1.3 车辆驾驶室悬置检查
对车辆驾驶室悬置进行检查，发现驾驶室后悬与后悬支架间隙过大。重新调整驾驶室后悬间隙，如图4标注的位置所示。
图4 驾驶室后悬支架
一汽解放青岛汽车厂
1.4 更换轮胎、调整后悬间隙后再测试
更换轮胎、调整后悬间隙后再次试车，主观感受40～45 km/h，驾驶室“骑马”现象依然存在，用振动测试仪测试各速度段驾驶室地板位仪频谱图，其结果图5所示。
图5 各速段地板位置测点位移频谱图
根据图5所示的频谱进行分析：速度40、45、50 km/h地板处振动幅值较大，与主观感觉相符，其余速段相对正常。对其中振动最明显的45 km/h进行分析，结果如图6—图7所示。
从图6、图7可以看出：激励源主要来自轮胎滚动系，对应频率为轮胎一阶；左、右两侧测点测值差别不大；由于测试工况为空载，后桥影响较小；从测试值来看，一桥幅值较二桥大，地板较车架幅值大，驾驶室悬置放大来自车架的振动。
图6 45 km/h左侧测点频谱图
图7 45 km/h右侧测点频谱图
1.5 换降负荷钢板弹簧
换降负荷钢板弹簧，负荷由51 800 N降为48 000 N，更换一桥、二桥板簧，继续测试，主观感受40～50 km/h抖动消失。
用振动测试仪测试各速度段驾驶室地板位仪频谱图，分析对比45 km/h时速段频谱图，其结果如图8所示。
图8 处理后45 km/h右侧测点频谱图
对比图7、图8可以看出：45 km/h工况下地板处幅值由0.07 g/Hz降至0.03 g/Hz，减小约57%，一桥、二桥振动幅值都有所降低；测试结果与观感受相符，整车“骑马抖动”消除，用户表示满意。
2 失效原因分析
(1)轮胎径端跳和动平衡超差
轮胎径端跳和动平衡超差的原因：①轮胎磨损、轮胎制造均匀性差。②钢圈加工精度差，运输磕碰变型。通过挑选径端跳参数小的轮胎总成匹配装车，在一定程度上减小抖动的频率，但不能根除。
(2)驾驶室悬置的影响
驾驶室悬置总成导致整车异常振动原因为：总成装配不到位，存在间隙。前悬置铰接软垫必须与铰接支架对正，要求铰接处两侧边套与铰接支架间隙均匀，严禁磕碰损坏边套。
通过对故障车检测可知，如果后悬减震胶块调整不当，行驶中会造成驾驶室左右摇晃。通过调整后悬间隙，保证驾驶室与后悬左右间隙均等，驾驶室锁紧后贴合到位，可以有效地缓解半浮驾驶室振动。
(3)钢板弹簧刚度的影响
钢板弹簧刚度大，会造成整车减震效果差，应选用既能满足用户承载能力要求又能满足车辆舒适性要求的钢板弹簧。