閆云敬

摘 要：隨著人們對汽車品質(zhì)要求的提高，汽車舒適度、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性等因素越來越受到人們的重視，而影響這些指標(biāo)的原因即為汽車的共振。文章分析了汽車共振的原因，包括外部環(huán)境和內(nèi)部發(fā)動機(jī)振動等。同時，闡述了汽車發(fā)動機(jī)、前束傾角以及車輪動平衡等檢測技術(shù)，為相關(guān)汽車共振檢測提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：汽車共振，原因分析，共振檢測技術(shù)

中圖分類號：U467 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

任何機(jī)器都會產(chǎn)生振動，振動源具有一定的固有頻率，且由于振動的傳播等環(huán)節(jié)，物體容易發(fā)生共振。汽車的振動是汽車運轉(zhuǎn)時不可避免的現(xiàn)象，由于發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)過程產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊載荷，且存在機(jī)械配合間隙等問題，汽車的沖擊振動不可避免。

隨著汽車制造業(yè)的不斷發(fā)展，汽車的振動問題成為汽車安全、平穩(wěn)、舒適的主要評價指標(biāo)之一，汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢之一也是朝著減小振動的發(fā)展。乘客在乘坐汽車時，如果汽車的振動比較劇烈，零部件之間的沖擊摩擦強(qiáng)烈，乘客會產(chǎn)生明顯的不舒服感，且由于振動會造成汽車零部件的損壞，所以汽車的安全性不能保證。汽車共振的原因很多，對于不同部位的檢測技術(shù)也不盡相同，文章分析了引起汽車共振的原因，并針對不同的部位提出了檢測方法，為相關(guān)汽車共振檢測研究提供依據(jù)。

1 汽車共振的原因分析

振動現(xiàn)象具有一定的規(guī)律，振動的產(chǎn)生、傳播、消失具有一定特性。汽車的振動需要振動源，即發(fā)動機(jī)，振動傳播隨著振動頻率和振動時間的變化而變化，常見的振動形式有正弦振動、余弦振動以及復(fù)合振動等。汽車振動的原因主要包括汽車內(nèi)部因素和外部環(huán)境因素兩個方面。外部因素包括汽車行駛的路面狀況，路面起伏程度越大，汽車行駛時的振動沖擊越明顯。內(nèi)部因素主要是汽車的設(shè)計數(shù)量、制造精度、裝配精度、動力學(xué)性能、機(jī)械傳動等，汽車自身的設(shè)計制造影響了共振的固有頻率，而裝配等過程容易造成汽車后期使用過程的沖擊。發(fā)動機(jī)的運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機(jī)的減震墊片應(yīng)用效果不好，將會產(chǎn)生振動波、汽車車身的振動波和發(fā)動機(jī)的生動波方向相同時，汽車就會發(fā)生共振現(xiàn)象。另外車輪部位的共振時不能忽視的，車輪在轉(zhuǎn)動過程中，如果發(fā)生偏斜現(xiàn)象，車輪的動平衡沒有保證，車輪將產(chǎn)生振動。在高速行駛時，振動的頻率增加，振動更加明顯。如果車輪的整體結(jié)構(gòu)尺寸沒有校正，車輪制造圓度不足，在使用時容易造成變形。車輪安裝時沒有均勻復(fù)位處理，檢測時沒有保證車輪與平衡機(jī)沒有同軸連接，平衡設(shè)備回轉(zhuǎn)精度不足等都會使得車輪發(fā)生振動，影響汽車的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。輪胎的制造均勻性對汽車的振動也有較大的影響。輪胎圓度不夠，材料不均勻，質(zhì)量分配不充分等會造成車輪的動平衡性能不好，輪胎產(chǎn)生軸向和徑向變形，造成汽車發(fā)生共振。

另外，擺臂、球頭安裝穩(wěn)固性不足，產(chǎn)生配合間隙，加上材料的力學(xué)性能差，零件的設(shè)計參數(shù)不合理，連接不充分等都會造成汽車共振的發(fā)生。在車體結(jié)構(gòu)中，前束以及底盤傾角設(shè)計不合理，隔振效果和降噪效果不佳，汽車共振現(xiàn)象更加明顯。

2 汽車共振的檢測技術(shù)

汽車共振需要進(jìn)行合理的檢測，來判斷共振特性，包括振動幅值、速度、加速度等。加速度是振動特性評價的主要指標(biāo)，目前對于加速度的檢測主要是利用傳感器裝置，通過信號處理電路，再通過上位機(jī)進(jìn)行實時顯示。1）在發(fā)動機(jī)的減震系統(tǒng)中，通過發(fā)動機(jī)的支撐系統(tǒng)降低發(fā)動機(jī)的振動，抵消部分振動沖擊。一般汽車企業(yè)使用的發(fā)動機(jī)振動塊是利用剛性的骨架橡膠振動塊，這種減振機(jī)構(gòu)是利用壓縮剪切復(fù)合結(jié)構(gòu)，通過測量發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動頻率和相位等特征參數(shù)，計算系統(tǒng)阻尼效果。振動檢測過程應(yīng)先進(jìn)行發(fā)動機(jī)的振動檢測，如果汽車的發(fā)動機(jī)檢測達(dá)到設(shè)計要求，則可以排除汽車本身的振動所產(chǎn)生的共振現(xiàn)象。因振動會產(chǎn)生噪聲，影響汽車的運動平穩(wěn)性和舒適性，振動還容易導(dǎo)致部分零件疲勞破損，影響汽車的使用壽命。汽車共振會影響汽車的耐用性和安全性，發(fā)動機(jī)的制造精度影響了汽車整體的共振效果。所以應(yīng)提高汽車發(fā)動機(jī)的制造精度，同時考慮經(jīng)濟(jì)性和汽車的使用性能。2）前束的傾角測量時通過角位移測量裝置，測量的項目包括：前輪前束、前輪外傾角、銷內(nèi)傾角以及主銷后傾角等。根據(jù)每個測量項目具有一定的技術(shù)指標(biāo)要求，對于前束單向顯示范圍為1—4mm，外傾角的變化幅度為1±，通過測量前橋進(jìn)行設(shè)計計算，并驗證測量結(jié)果是否在規(guī)定的指標(biāo)范圍內(nèi)。目前，基于傳感器的前束傾角檢測應(yīng)用較為廣泛，檢測傾角具有專門的傳感器，結(jié)合先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機(jī)輔助技術(shù)完成檢測。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是利用專業(yè)的傳感器作為檢測元件，得到信號源，再經(jīng)過下位機(jī)進(jìn)行信號處理，將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，通過互聯(lián)網(wǎng)將信號傳送到上位機(jī)，在電腦上實現(xiàn)實時的觀察與控制。這種檢測方法可以實現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下機(jī)器的狀態(tài)檢測，且技術(shù)人員不需要進(jìn)行實地考察便可以方便獲取管道信息。下面對汽車不同部件的振動檢測方法做出詳細(xì)說明。3）車輛的動平衡檢測時為了檢測車輪運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)程度，動平衡檢測通常在試驗臺上進(jìn)行，另外，經(jīng)過動平衡的車輪不需要進(jìn)行靜平衡實驗。在動平衡檢測時，保證測量的車輪沒有受到外界污染物的影響，因為石子沙子等可能導(dǎo)致車輪在徑向質(zhì)量分配不均勻，影響車輪的動載平衡效果。另外，需要進(jìn)行車輪車胎氣壓的校核，將車輪的氣壓控制在標(biāo)準(zhǔn)氣壓范圍內(nèi)，控制氣壓這個變量，保證汽車運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。根據(jù)汽車企業(yè)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，通過測量車輪的動平衡誤差應(yīng)控制在280g左右，車輪內(nèi)外圈的平衡值應(yīng)在合理的范圍內(nèi)，最大值不超過10g，這個標(biāo)準(zhǔn)影響了整個汽車的共振特性。

3 結(jié)語

隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車企業(yè)和居民對汽車性能要求的提高，我國汽車的振動問題受到更多關(guān)注。利用先進(jìn)的檢測技術(shù)對汽車進(jìn)行共振檢測，提高汽車品質(zhì)和舒適度。結(jié)合目前國際發(fā)展現(xiàn)狀，各汽車品牌企業(yè)需要在共振檢測方面投入更多資金，實現(xiàn)檢測規(guī)范合理，為振動控制做好鋪墊。

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課題名稱：大型商用車“共振”的試驗分析及技術(shù)對策

課題編號：YB2014569