傳動(dòng)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(lì)后在較窄頻率范圍內(nèi)輻射出較強(qiáng)的聲學(xué)能量而引起。對(duì)于整車系統(tǒng)而言，汽車在行駛過程中往往受多種激勵(lì)同時(shí)影響，這也使得在整車轟鳴聲機(jī)理性研究中存在較強(qiáng)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(dòng)發(fā)生源。其中，F(xiàn)R型汽車因其傳動(dòng)系的部件

2、較多，動(dòng)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(dòng)機(jī)不平衡扭振激勵(lì)地作用，容易引起系統(tǒng)結(jié)構(gòu)共振，擴(kuò)大不平衡振動(dòng)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(duì)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(diǎn)，有助于揭示轟鳴聲學(xué)問題的產(chǎn)生機(jī)理。為達(dá)到這一研究目標(biāo)，有針對(duì)性的開展對(duì)象車型的試驗(yàn)分析工作。結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，使用CAE分析手段搭建了傳動(dòng)系扭振、懸架抗振

3、、車身結(jié)構(gòu)振動(dòng)、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(shí)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(dòng)系本體角度評(píng)價(jià)及改善扭振對(duì)整車NVH性能影響的工程應(yīng)用現(xiàn)狀。
　　同時(shí)，結(jié)合現(xiàn)有NVH工程經(jīng)驗(yàn)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(yàn)或仿真方式進(jìn)行，憑借已有的經(jīng)驗(yàn)限值，人工地實(shí)現(xiàn)對(duì)故障問題點(diǎn)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(yàn)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(yàn)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(jī)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(shí)所需。
　　圍繞上述研究要點(diǎn)，進(jìn)行了如下幾方面的研究工作:
　　(1)針對(duì)對(duì)象車型的傳動(dòng)系布置結(jié)構(gòu)及整車特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并開展了傳動(dòng)系扭振及整車噪聲與振動(dòng)測

5、試試驗(yàn)。測試數(shù)據(jù)顯示，扭振測試數(shù)據(jù)，懸架與車身連接點(diǎn)振動(dòng)測試數(shù)據(jù)及車內(nèi)聲壓測點(diǎn)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(yàn)分析初步判定對(duì)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(dòng)系扭振引起。
　　(2)基于發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩能量傳遞路徑，結(jié)合當(dāng)量分析方法、多體動(dòng)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(dòng)系當(dāng)量模型的搭建中，重點(diǎn)探討了傳動(dòng)系當(dāng)量模型的簡化方法

6、，并對(duì)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(shí)車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(diǎn)的仿真分析數(shù)據(jù)作為激勵(lì)信號(hào)，避免了實(shí)車測試中懸架連接點(diǎn)力信號(hào)較難獲取的困境。
　　(3)根據(jù)(1)中試驗(yàn)分析結(jié)果，對(duì)象車型在1500r/min附近的車內(nèi)轟鳴聲是由傳動(dòng)系

7、扭振引起。為清晰的揭示此機(jī)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(dòng)機(jī)曲軸扭矩波動(dòng)經(jīng)由離合器、變速器、傳動(dòng)軸作用之后通過主減速齒輪嚙合的作用后以力波動(dòng)的形式，經(jīng)軸承與后驅(qū)動(dòng)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(diǎn)，引起車身結(jié)構(gòu)振動(dòng)，進(jìn)而引發(fā)結(jié)構(gòu)輻射聲能形成轟鳴聲。該機(jī)理的分析覆蓋了激勵(lì)信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)的各個(gè)環(huán)節(jié)，為實(shí)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(diǎn)，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(shí)現(xiàn)故障樹各層級(jí)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(shí)現(xiàn)對(duì)測試或仿真曲線的導(dǎo)入、顯示、診斷并能自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的診斷分析報(bào)告，進(jìn)而擺脫對(duì)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(shí)踐背景，提煉出傳動(dòng)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(diǎn):
　　(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(dòng)信號(hào)傳遞的各個(gè)環(huán)節(jié)，擺脫了僅從傳動(dòng)系角度分析扭振問題的工程應(yīng)用現(xiàn)狀，同時(shí)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(duì)傳動(dòng)系扭振分支進(jìn)行了重點(diǎn)探討，探究了各事件對(duì)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