傳動系扭振引致微車低頻轟鳴問題的診斷方法研究.pdf

1、車內(nèi)轟鳴聲一直是多用途（MPV: Multi-Purpose Vehicles）前置后驅(qū)型(FR)汽車NVH性能研究中所面臨的常見問題，其主觀表現(xiàn)為壓迫耳膜的感受。主要是由整車車身壁板薄壁結(jié)構(gòu)受激勵后在較窄頻率范圍內(nèi)輻射出較強的聲學(xué)能量而引起。對于整車系統(tǒng)而言，汽車在行駛過程中往往受多種激勵同時影響，這也使得在整車轟鳴聲機理性研究中存在較強的模糊性，進(jìn)而導(dǎo)致在轟鳴聲診斷過程中難以準(zhǔn)確判定具體的振動發(fā)生源。其中，F(xiàn)R型汽車因其傳動系的部件

2、較多，動力傳遞路徑較長，往往在低頻段(0～200Hz)存在較為豐富的固有模態(tài)，經(jīng)由發(fā)動機不平衡扭振激勵地作用，容易引起系統(tǒng)結(jié)構(gòu)共振，擴大不平衡振動量，進(jìn)而容易誘發(fā)整車轟鳴聲現(xiàn)象。此現(xiàn)象在市場定位相對低廉的國產(chǎn)MPV車型中顯得尤為突出。
　　據(jù)此，以扭振引致整車轟鳴聲學(xué)問題為研究要點，有助于揭示轟鳴聲學(xué)問題的產(chǎn)生機理。為達(dá)到這一研究目標(biāo)，有針對性的開展對象車型的試驗分析工作。結(jié)合試驗結(jié)果，使用CAE分析手段搭建了傳動系扭振、懸架抗振

3、、車身結(jié)構(gòu)振動、車內(nèi)聲學(xué)響應(yīng)的沿扭振能量傳遞路徑的完整仿真分析模型。該模型的建立同時也為扭振的治理提供了全面而清晰的仿真思路，擺脫了僅從傳動系本體角度評價及改善扭振對整車NVH性能影響的工程應(yīng)用現(xiàn)狀。
　　同時，結(jié)合現(xiàn)有NVH工程經(jīng)驗與企業(yè)Trouble Shooting治理流程發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段扭振系統(tǒng)的診斷工作往往基于試驗或仿真方式進(jìn)行，憑借已有的經(jīng)驗限值，人工地實現(xiàn)對故障問題點的判定。在此模式下，限值的準(zhǔn)確性以及完整性即成為能否快速

4、而有效的判定故障源的先決條件。此外，受限于技術(shù)人員的能力差別及經(jīng)驗豐富程度影響，診斷治理周期通常也難以保證。因此，根據(jù)現(xiàn)有的工程經(jīng)驗制定出具有可操作性的診斷標(biāo)準(zhǔn)，形成專門的診斷分析流程，并基于此流程制定出入機交互良好、診斷邏輯準(zhǔn)確的能滿足技術(shù)操作人員需求的診斷分析軟件便成為現(xiàn)實所需。
　　圍繞上述研究要點，進(jìn)行了如下幾方面的研究工作:
　　(1)針對對象車型的傳動系布置結(jié)構(gòu)及整車特點，設(shè)計并開展了傳動系扭振及整車噪聲與振動測

5、試試驗。測試數(shù)據(jù)顯示，扭振測試數(shù)據(jù)，懸架與車身連接點振動測試數(shù)據(jù)及車內(nèi)聲壓測點測試數(shù)據(jù)都在1500r/min附近存在較為明顯的峰值，結(jié)合主觀試驗分析初步判定對象車型所表現(xiàn)出的1500r/min附近較為明顯的轟鳴聲是由傳動系扭振引起。
　　(2)基于發(fā)動機扭矩能量傳遞路徑，結(jié)合當(dāng)量分析方法、多體動力學(xué)分析方法和有限元分析方法搭建完成扭振引致車內(nèi)轟鳴問題的仿真分析模型。其中，在傳動系當(dāng)量模型的搭建中，重點探討了傳動系當(dāng)量模型的簡化方法

6、，并對仿真模型進(jìn)行了有效的簡化及梳理，避免了剛度、慣量劃分過程中的不明確性;在懸架抗振模型的搭建中，參照了實車結(jié)構(gòu)特點，使用線框模型替代缺失的CAD結(jié)構(gòu)，在橫向?qū)Ρ榷喾N建模方法之后，提出了更為簡化的懸架抗振、消振模型;在整車聲學(xué)響應(yīng)模型搭建中，提取了懸架與車身連接點的仿真分析數(shù)據(jù)作為激勵信號，避免了實車測試中懸架連接點力信號較難獲取的困境。
　　(3)根據(jù)(1)中試驗分析結(jié)果，對象車型在1500r/min附近的車內(nèi)轟鳴聲是由傳動系

7、扭振引起。為清晰的揭示此機理，結(jié)合(2)中仿真分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，主要由氣缸周期性氣體壓力引起的發(fā)動機曲軸扭矩波動經(jīng)由離合器、變速器、傳動軸作用之后通過主減速齒輪嚙合的作用后以力波動的形式，經(jīng)軸承與后驅(qū)動橋傳遞到懸架系統(tǒng)，再經(jīng)懸架系統(tǒng)的抗振、消振作用之后作用于車身連接點，引起車身結(jié)構(gòu)振動，進(jìn)而引發(fā)結(jié)構(gòu)輻射聲能形成轟鳴聲。該機理的分析覆蓋了激勵信號轉(zhuǎn)換為聲信號的各個環(huán)節(jié)，為實現(xiàn)轟鳴聲治理提供了全面的分析思路及治理手段。
　　(4)根據(jù)故障

8、樹診斷分析方法特點，提煉出適用于扭振診斷的“改進(jìn)型故障樹”分析模型，通過引入限值實現(xiàn)故障樹各層級事件的量化可控。基于診斷邏輯及用戶需求，使用python語言，編制完成符合改進(jìn)型故障樹模型診斷方法的診斷分析軟件。實現(xiàn)對測試或仿真曲線的導(dǎo)入、顯示、診斷并能自動生成對應(yīng)的診斷分析報告，進(jìn)而擺脫對人工診斷模式的依賴。
　　(5)基于上述分析研究，結(jié)合本課題的工程實踐背景，提煉出傳動系引致整車NVH問題的診斷、分析、治理技術(shù)路線，可用于規(guī)范

9、并指導(dǎo)整車及零部件同類型問題的改善。
　　課題創(chuàng)新點:
　　(1)搭建了完整的扭振引致整車轟鳴聲現(xiàn)象分析模型，綜合考慮了扭矩波動信號傳遞的各個環(huán)節(jié)，擺脫了僅從傳動系角度分析扭振問題的工程應(yīng)用現(xiàn)狀，同時也為轟鳴聲治理提供了更為全面的分析思路。
　　(2)建立了扭振引致整車低頻轟鳴問題的改進(jìn)型故障樹分析模型，并對傳動系扭振分支進(jìn)行了重點探討，探究了各事件對上層事件的影響方式，為解決該類工程問題，提供了更為清晰、具體的整改思