某三缸机车型蠕行工况整车抖动共振的分析与改善

2024年1月11日发(作者：一汽解放j6)

学术|制造研究ACADEMIC某三缸机车型蠕行工况整车抖动共振的分析与改善马艳恒、韩全友、张翰芳、孙义勇、王冬冬（吉利汽车研究院（宁波）有限公司，宁波315336）摘要：针对某三缸机车型在蠕行工况存在整车抖动共振问题，建立动力总成悬置系统多体动力学仿真模型，结合LMS设备进行实车试验。通过分析和对比试验，对液压悬置阻尼特性优化后，抖动共振问题明显改善，达到可接受水平。关键词：动力总成；悬置系统；共振；液压悬置；阻尼中图分类号：U467 文献标识码：A

Analysis and optimal the problem of resonance vibration of

a vehicle equipped with one three-cylinder enginMa Yanheng,、Han Quanyou、Zhang Hanfang,、Sun Yiyong、 Wang Dongdong（Zhejiang Geely Automobile Research Institute, Ningbo Zhejiang 315336,China）Absrtact：In the light of the problem of resonance vibration of a vehicle equipped with one three-cylinder engine，set up the multi-body dynamic Model of

powertrain mount system，and used LMS equipment for the vehicle test. Through analysis and comparative tests，after the damping characteristics of hydraulic

mount are optimized，the resonance vibration problem is obviously improved to an acceptable ds：powertrain；mount system；resonance；hydraulic mount；dampin0 引言越来越受到人们的关注。而汽车的舒适性受NVH性能影响较大，因此各大整车厂商都已将汽车NVH性能作为一个重要的设计指标。动力总成悬置是动力总成振动向车身和驾驶室传递的首要路研究优化方案，以期改善问题。随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，汽车的舒适性在悬置主动端、悬置被动端、座椅导轨以及方向盘上布置振动加速度传感器，使用LMS SCADAS Ⅲ数采前端设备，采集各声分析系统[1]传感器上的振动加速度数据。然后应用LMS 振动噪寻求解决问题的方案。，对数据进行处理分析，判断问题的根本原因，径，对整车隔振起着至关重要的作用。本文从动力总成悬置着手2 问题车测试及数据分析1 背景介绍2.1 问题车客观数据测试结果及数据分析幅度的整车抖动共振，驾驶室振感明显，不可接受。该车型搭载机无平衡轴。某车型在实车试驾过程中被发现，该车型蠕行工况存在较大有一个较大幅度的振动（图1），与试驾问题一致。进一步分析得右悬置主动端同样存在一个较大幅度的1阶振动（图3）。2.2问题车共振频率分析通过测试数据分析，座椅导轨Z向在1 000～1 200 r/min的动力总成为1.0T三缸增压发动机和CVT无级变速器，该发动进一步排查发现，在车辆定置状态下，换P挡轻踩加速踏板，知，振动的主要阶次为1阶（图2），同时分析得知，该转速区间发动机转速维持在1 050 r/min左右时，整车出现较大幅度的共振，与蠕行工况发动机转速1 000～2 000 r/min吻合。因此，初步判断是由于动力总成振动引起的整车共振。主要集中在发动机端，且振动阶次为1阶。该工况下只有发动机在运转，其振动激励主要为点火激励。发动机点火主要阶次的激励频率f的计算公式如下[2]：根据客观测试结果，确定问题车共振的根源在于动力总成，为分析该共振的根本原因，设置工况为P挡定置工况，f=n×i/（60×τ/2） （1）Copyright?博看网. All Rights Reserved.

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阶次为1阶，频率为17.50 Hz。2.3 问题车共振的根本原因分析在定置工况下，仅发动机点火激励产生共振，判断是由于动力总成悬置系统的刚体模态与动力总成点火激励频率耦合所致。应用Adams建立动力总成悬置系统多体动力学仿真模型[3]，代入问题悬置的刚度参数进行分析，结果如下表1。与仿真分析结果基本一致。由此可以确定问题的根本原因为，动力总成悬置系统的刚体模态Roll方向频率与动力总图1 问题车座椅导轨上的振动数据对问题车动力总成悬置系统的刚体模态进行测试（表2），成1 050 r/min附近的点火激励1阶频率耦合，导致整车共振。3 问题的优化改善3.1 问题的优化方案思考总成悬置系统的刚体模态Roll方向频率与动力总成1050 r/min附近的点火激励1阶频率耦合导致。图2 问题车座椅导轨1阶振动

通过以上对问题车实测和分析，明确问题的根本原因为动力对于该车存在的问题，若采用避频的策略，会存在以下2个问题难以解决。对于频率耦合问题，通常采用避频的策略进行改善。但是，向频率降低到16 .00 Hz以下，可以避免蠕行工况的频率耦合。但是，Roll方向频率在16.00 Hz以下时，会与发动机转速为图3 问题车右悬置主动端1阶振动（1）往下避频，即使动力总成悬置系统的刚体模态Roll方940 r/min以下的点火激励耦合。而该发动机的怠速转速处于该区间，会导致怠速振动严重劣化，不可行。式中

n——发动机转速 i——发动机缸数冲程发动机。三缸发动机的主要点火激励阶次为1.5阶，计算可得，该问题下发动机点火1.5阶激励频率为26.25 Hz。而问题发生的该问题主要共振转速集中在1 050 r/min，发动机为三缸四 τ——发动机冲程方向频率提高到19.00 Hz以上，可以避免蠕行工况的频率耦速为1 200 r/min以上的点火激励耦合。而该发动机的冷车热机（2）往上避频，即使动力总成悬置系统的刚体模态Roll合。但是，Roll方向频率在19.00 Hz以上时，会与发动机转转速处于该区间，会导致冷车热机过程的振动严重劣化，不可行。因此，对该车存在问题，考虑采用抑制共振的策略进行改善。FrequencyFor/Aft（X）10.94表1 问题车动力总成悬置系统的刚体模态仿真分析频率Lateral（Y）8.61Bounce（Z）10.49Roll（Rx）17.62Pitch（Ry）11.82Yaw（Rz）15.53表2 问题车动力总成悬置系统的刚体模态实测频率FrequencyFor/Aft（X）12.71Lateral（Y）9.92Bounce（Z）12.19Roll（Rx）18.27Pitch（Ry）13.38Yaw（Rz）16.03Copyright?博看网. All Rights Reserved.

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3.2 问题的优化的理论依据学术|制造研究ACADEMIC率比与振动传递率的关系式公式为：（2）

根据动力总成悬置系统的隔振原理[4], 不同阻尼系数下的频式中

TA——振动传递率

λ——频率比图4 问题工况的振动位移曲线隔振区域。系统中阻尼越低，越能获得更好的隔振性能。共振区域。系统中阻尼越大，对共振的抑制越好。3.3 问题的实物验证（1）当激励频率与受迫振动频率之比λ＞ 时，系统处于（2）当激励频率与受迫振动频率之比λ＜ 时，系统处于由此可得到以下结论。 C——阻尼比图5 不同阻尼角下的座椅导轨振动曲线表3 问题车动力总成悬置系统的刚体模态实测频率PP为0.10 mm、17.50 Hz时的阻尼角8.5°6.2°5.4°19.1°7.6°实车主观评价结果轻微共振，可接受轻微共振，可接受实车主观评分6.05.55.06.56.0的橡胶材料阻尼基本在2～4，很难通过调整橡胶材料在实现较大的阻尼。而该系统中，为获得较好的车辆平顺性，右悬置设计的整车平顺性，又能改善该蠕行共振问题。对于普通橡胶悬置而言，其阻尼直接由橡胶材料决定。常规改制方案编号1号2号3号4号6号5号为液压悬置，故考虑优化液压悬置的液压特性，使其既具有较好车辆平顺性主要体现在整车过颠簸路工况，动力总成上的振轻微共振，勉强可接受难以感觉共振，较好轻微共振，可接受强烈共振，同问题车幅PP（峰峰值）在1.00 mm以上，频率在11.00 Hz左右。故要求液压悬置在此振幅与频率下应具有大阻尼的特性，该特性在初始设计中已实现。12.3°6.0致，其频率为17.50 Hz。对问题车采集的右悬置主动端振动加速可知该问题工况的共振振幅PP约为0.12 mm。而蠕行共振问题的动力总成振幅与颠簸路工况的振幅并不一行确定，并根据动力总成悬置系统的隔振原理优化液压悬置特性进行实车验证。结果表面，优化方案解决了该车型蠕行工况整车当出现共振问题无法避频时，采取提高共振系统阻尼的措施同样能取得良好的效果。【参考文献】[1][2][3][4]度进行二次积分，得到右悬置主动端的振动位移曲线如图4所示，对右悬置的阻尼角进行改制调试，分别制作PP为0.10 mm共振问题，相比优化前取得了明显的改善效果。也进一步表明，振幅下，17.50 Hz时不同阻尼角的样件，装车进行主观评价和客观测试。客观测试结果如图5所示，主观评价结果见下表3。共振有明显改善；在阻尼角大于8°时，共振问题已可接受。由客观测试结果和主观评价结果可知，在阻尼角大于6°时，王若平,黄杰.基于LMS的怠速状态方向盘振动试验研究[J].郑州大学学报(工学版),2016(03):83-87.韩全友,廖武,李玉发,等.某三缸发动机悬置的优化设计[J].客车技术与研究,2012(05):10-12.陈立平,张云清,任卫群,等.机械系统动力学分析及ADAMS 应用教程[M] .北京:清华大学出版社,2005.王方,彭宜爱,张兴 动力总成悬置系统隔振原理分析及振动解决措施[J].汽车实用技术,2017(10):197-200.4 结束语因，然后运用Adams多体动力学仿真手段对问题的根本原因进本文通过对问题点的实测和解析，初步判断出问题的根本原作者简介:马艳恒，本科，工程师，研究方向为悬置系统集成设计。Copyright?博看网. All Rights Reserved.

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