董國(guó)友，丁愛峰，華林科

(江鈴汽車股份有限公司，江西南昌 330001)

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某輕型汽車外后視鏡抖動(dòng)的分析及改進(jìn)

董國(guó)友，丁愛峰，華林科

(江鈴汽車股份有限公司，江西南昌 330001)

在分析某輕型汽車外后視鏡在一定轉(zhuǎn)速時(shí)抖動(dòng)的基礎(chǔ)上，提出了設(shè)計(jì)改進(jìn)方案，從而消除抖動(dòng)，為駕駛員提供穩(wěn)定的視野，進(jìn)而提升整車駕駛的安全性。

輕型汽車；外后視鏡；抖動(dòng)；改進(jìn)措施

0 引言

某輕型汽車(車輛示意圖見圖1)剛投產(chǎn)不久，售后便出現(xiàn)外后視鏡怠速及行駛抖動(dòng)的問題，造成車輛在怠速及行駛時(shí)鏡面晃動(dòng)量大，模糊不清，影響后方視野，對(duì)于駕駛員倒車、變道等影響極大，存在安全隱患。

圖1 車輛示意圖

作者在充分利用試驗(yàn)、理論分析、試制、改裝等手段后，逐步完成了問題的分析及措施驗(yàn)證工作，就此進(jìn)行系統(tǒng)的說明。

車輛基本信息如下：

車型：輕型載貨汽車，3 360軸距；

車身型式：非承載式車身；

發(fā)動(dòng)機(jī)：2.8 L四缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。

1 問題描述

通過走訪4S店回訪客戶，并在廠內(nèi)不斷地進(jìn)行實(shí)車試驗(yàn)，針對(duì)該現(xiàn)象進(jìn)行了細(xì)致的觀察，主要表現(xiàn)為：在冷機(jī)狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在(800±50)r/min時(shí)，鏡面抖動(dòng)嚴(yán)重，繼續(xù)加大油門，超過800 r/min時(shí)，抖動(dòng)立馬消失，后視鏡清晰可見,見圖2。

圖2 轉(zhuǎn)速(800±50)r/min區(qū)間

2 現(xiàn)象分析

根據(jù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，主要從以下方面進(jìn)行了分析：

(1)在車輛靜止定置時(shí)，該問題依然存在，基本排除路面激勵(lì)及風(fēng)激勵(lì)導(dǎo)致的動(dòng)不平衡(若是，則抖動(dòng)不會(huì)是持續(xù)性，而是間歇性的)；

(2)進(jìn)入特定轉(zhuǎn)速前，未出現(xiàn)該故障；一旦超過特定轉(zhuǎn)速時(shí)，該現(xiàn)象也消失，說明外后視鏡與發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)產(chǎn)生了共振。

3 原因分析

對(duì)于整車開發(fā),模態(tài)(結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性)匹配的目的是為了避免耦合系統(tǒng)、子系統(tǒng)和零件之間以及與主要激勵(lì)源發(fā)生共振。匹配的原則是：從設(shè)計(jì)上保證零件系統(tǒng)模態(tài)頻率不與主激勵(lì)頻率相同。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為800 r/min時(shí)，對(duì)應(yīng)的激勵(lì)頻率為：800×2/60=26.7 Hz。

3.1 理論計(jì)算

利用CAE軟件對(duì)外后視鏡進(jìn)行頻響分析，約束6個(gè)方向自由度，并在約束點(diǎn)施加1g加速度激勵(lì)(Z向)，分析結(jié)果如圖3—4所示。

圖3 外后視鏡CAE分析

圖4 外后視鏡CAE頻響分析結(jié)果

結(jié)果表明：后視鏡的最大應(yīng)力的模態(tài)頻率為26.57 Hz，與800 r/min時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)頻率基本一致，從理論上解釋了鏡面抖動(dòng)的原因：發(fā)動(dòng)機(jī)與外后視鏡激勵(lì)頻率發(fā)生了耦合，從而產(chǎn)生了共振。

3.2 試驗(yàn)計(jì)算

震動(dòng)臺(tái)的外后視鏡掃頻(0～100 Hz)結(jié)果表明:后視鏡的共振點(diǎn)在26.2～27.7 Hz(見圖5)。二者頻率非常接近，因耦合而產(chǎn)生了共振，導(dǎo)致了鏡面抖動(dòng)。

圖5 外后視鏡掃頻特性

4 改進(jìn)分案

通過以上分析，基本確定了問題的關(guān)鍵因子，解決的方向就是要避免與發(fā)動(dòng)機(jī)頻率發(fā)生耦合，即提高外后視鏡的固有頻率，主要有以下兩種方法可以實(shí)現(xiàn)：(1)減小總成的質(zhì)量；(2)提高總成本體的剛度。

圖6 外后視鏡鏡頭及鏡桿重新設(shè)計(jì)

經(jīng)過綜合分析成本、周期及開發(fā)難度，決定減輕質(zhì)量和提高剛度并行：

(1)鏡頭重新設(shè)計(jì)，質(zhì)量直接減輕210 g；

(2)鏡桿壁厚由1.5 mm增至2.0 mm，同時(shí)小圓鏡位置移至鋼管2/3處，見圖6。

4.1 理論計(jì)算

外后視鏡的頻響頻率達(dá)到29 Hz，基本避開了與發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的頻率，見圖7。

圖7 后視鏡的CAE頻響分析(改進(jìn)后)

4.2 試驗(yàn)計(jì)算

震動(dòng)臺(tái)的外后視鏡掃頻(0～100 Hz)表明：后視鏡的共振點(diǎn)在28.1～29 Hz，也避開了耦合頻率，見圖8。

圖8 外后視鏡掃頻特性(改進(jìn)后)

4.3 試驗(yàn)驗(yàn)證

經(jīng)過試裝樣車及實(shí)車道路駕評(píng)，鏡面在怠速及行駛時(shí)800～3 500 r/min區(qū)間無抖動(dòng)現(xiàn)象，視野清晰可見。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過CAE分析及試驗(yàn)對(duì)比，合理地選擇鏡頭的質(zhì)量和鏡桿的壁厚及直徑，可有效避免與發(fā)動(dòng)機(jī)因共振而引起的鏡面抖動(dòng)。綜上所述，解決外后視鏡因共振引起的抖動(dòng)問題，從質(zhì)量和剛度入手是不二之選。文中僅列出部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)以供參考，實(shí)際在解決此問題時(shí)做了很多試驗(yàn)及分析了大量的數(shù)據(jù)，文中的研究旨在指明此大類問題的方向和思路。

【1】陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京:人民交通出版社,2005.

【2】龐劍，諶剛，何華,等.汽車噪聲與振動(dòng)：理論與應(yīng)用[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2001.

Analysis and Improvement for Shaking of a Truck’s Exterior Mirror

DONG Guoyou，DING Aifeng, HUA Linke

(Jiangling Motors Co.,Ltd.,Nanchang Jiangxi 330001, China)

The shaking of a truck’s exterior mirror was analyzed, while travelling at specific speed.On this basis, the design improvement scheme was proposed, so as to eliminate shaking, to provide stable field of vision for driver, and to enhance driving safety.

Truck; Exterior mirror; Shaking; Improvement

2016-08-11

董國(guó)友(1989—),男，本科，工程師，主要從事汽車內(nèi)外飾零部件的開發(fā)工作。E-mail:gdong1@jmc.com.cn。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2016.11.013

U461.91

B

1674-1986(2016)11-053-04