楊榮立

（安徽江淮汽車集團股份有限公司 技術(shù)中心，安徽 合肥 2300601）

制造工藝對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)NVH性能的影響

楊榮立

（安徽江淮汽車集團股份有限公司 技術(shù)中心，安徽 合肥 2300601）

文章對幾類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)NVH性能問題-怠速抖動、擺振、異響主要表現(xiàn)形式進行了闡述。對能引起轉(zhuǎn)向系統(tǒng)NVH性能問題的裝配工藝方面的原因進行了分析。

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)NVH性能；裝配工藝

CLC NO.:U466 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-90-03

前言

隨著國內(nèi)汽車工業(yè)的不斷發(fā)展及人們生活水平的不斷提高，汽車的NVH性能已經(jīng)成為人們重點關(guān)注的關(guān)鍵性能之一。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的NVH性能作為影響整車NVH性能的一個重要因素能夠被駕駛員直接感知，其性能好壞很大程度上決定了整車NVH性能的優(yōu)劣。目前已有大量研究闡述了如何從轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計上對其NVH性能進行提升。但實際上，特別是在一款車型開發(fā)中的試制車階段，很多轉(zhuǎn)向系統(tǒng)NVH性能問題是由裝配工藝方面的原因引起的。

1、怠速工況轉(zhuǎn)向系統(tǒng)振動

1.1 產(chǎn)生機理分析

怠速工況下轉(zhuǎn)向系統(tǒng)振動主要表現(xiàn)在轉(zhuǎn)向盤上，分為開空調(diào)與關(guān)空調(diào)兩種情況。

（1）怠速關(guān)空調(diào)

此時引起轉(zhuǎn)向系統(tǒng)振動的激勵主要來自發(fā)動機往復慣性力，其激勵頻率為：

n為發(fā)動機轉(zhuǎn)速， z為發(fā)動機缸數(shù)。乘用車怠速發(fā)動機轉(zhuǎn)速一般為600～1000r/min，因此怠速工況下發(fā)動機二階激勵頻率一般為20～33Hz。目前乘用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模態(tài)能做到≥35Hz，因此怠速工況下轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模態(tài)被發(fā)動機二階不平衡激勵激發(fā)產(chǎn)生共振的幾率較小。

在實車上，轉(zhuǎn)向盤振動較大的原因主要是懸置系統(tǒng)對發(fā)動機的隔振性能不滿足設(shè)計要求（隔振率≥20dB）。在設(shè)計階段，通過一系列模擬計算可以確定合適的懸置剛度確保懸置擁有良好的衰減能力。但在懸置的制造過程中，難以保證懸置剛度處于合理的精度范圍內(nèi)。在實車上測試的懸置剛度通常與設(shè)計值相距甚遠，懸置對發(fā)動機振動衰減能力不足會引起轉(zhuǎn)向系統(tǒng)產(chǎn)生強迫振動。這是一個車型量產(chǎn)階段方向盤振動水平不穩(wěn)定的主要原因。

（2）怠速開空調(diào)

此時引起轉(zhuǎn)向系統(tǒng)振動的激勵除了發(fā)動機外，還有空調(diào)壓縮機及冷卻風扇。冷卻風扇動不平衡太大或是冷卻風扇懸置對風扇所產(chǎn)生的振動衰減能力不足會導致冷卻風扇振動通過車身傳遞路徑傳給方向盤引起反動盤強迫振動。冷卻風扇的激勵頻率為

f為冷卻風扇基頻，m為冷卻風扇轉(zhuǎn)速。乘用車冷卻風扇轉(zhuǎn)速一般為1200～2400rpm/min，因此冷卻風扇的激勵頻率一般為20～40Hz。此頻率涵蓋了一般轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模態(tài)固有頻率，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模態(tài)被激發(fā)產(chǎn)生共振的風險較大。因此，在制造過程中對冷卻風扇的動不平衡的控制就顯得尤為重要。通常規(guī)定乘用車冷卻風扇的動不平衡要求≤10g.mm。

1.2 實際案例

某款轎車開空調(diào)時方向盤振動較明顯，通過測試發(fā)現(xiàn)方向盤振動峰值頻率為40Hz，與冷卻風扇（2400rpm/min）激勵頻率一致。對冷卻風扇進行動不平衡檢測，測得其數(shù)值≥20g.mm，不滿足設(shè)計要求（≤10g.mm）。通過對冷卻風扇進行動不平衡修正，將風扇動不平衡降低至10g.mm。

圖1 優(yōu)化前

圖2 優(yōu)化后

此時方向盤40Hz振動峰值消失，方向盤抖動情況得到大幅改善。其X、Y、Z向的振動加速度分別由0.11g、0.045g、0.037g降低至0.03g、0.024g、0.012g。

圖3 冷卻風扇優(yōu)化前后方向盤振動對比測試數(shù)據(jù)

2、方向盤擺振

2.1 產(chǎn)生機理分析

擺振是指汽車在平坦路面上以一定的車速下行駛時，所產(chǎn)生的車輪繞主銷的持續(xù)振動現(xiàn)象。前輪的持續(xù)振動會引起方向盤產(chǎn)生抖動。擺振對于汽車是非常有害的，它使汽車的操縱穩(wěn)定性變壞，降低行駛的安全可靠性，嚴重時還會影響汽車的平順性。

方向盤產(chǎn)生擺振的原因較為復雜，主要是行駛系、轉(zhuǎn)向系、驅(qū)動系的一個或多個部件產(chǎn)生問題。

（1）輪胎動不平衡

輪胎動不平衡對方向盤擺振會產(chǎn)生較大影響，對轉(zhuǎn)向輪的跳動何橫擺都有影響。如果輪胎動不平衡較大，那么輪胎每轉(zhuǎn)一周都會產(chǎn)生較大激勵，激勵頻率為：

其中V-車速；S -車輪周長

當激勵頻率與轉(zhuǎn)向輪繞主銷振動的固有頻率相近時，就會發(fā)生強烈的前輪擺振。進而引起方向盤產(chǎn)生擺振。因此，無論是在輪胎制造過程中（離車檢測）還是在整車上（就車檢測），皆須對輪胎動不平衡進行嚴格控制，一般要求≤5g。

（2）前輪定位參數(shù)

前輪定位參數(shù)包括前輪外傾角，前輪前束、主銷內(nèi)傾角和主銷后傾角四個要素。前輪定位參數(shù)不符合設(shè)計要求，會破壞轉(zhuǎn)向輪的穩(wěn)定效應(yīng)，引起前輪發(fā)生擺振。因此在車輛裝配過程中必須對每臺車輛前輪定位參數(shù)進行嚴格檢測，使之達到設(shè)計要求。

3、轉(zhuǎn)向異響

異響的發(fā)生帶有極大的隨機性和不確定性，零部件的加工精度、裝配過程中的清潔狀況都有可能造成轉(zhuǎn)向異響的產(chǎn)生。因此異響沒有固定的產(chǎn)生機理，這里主要列舉在制造過程中出現(xiàn)較多的轉(zhuǎn)向異響案例。

3.1 轉(zhuǎn)向器異響

某款乘用車轉(zhuǎn)向時能聽見轉(zhuǎn)向器中發(fā)出類似于“嘶嘶”聲，無論在怠速情況下還是在行駛中轉(zhuǎn)聲音均均存在，停止轉(zhuǎn)向噪聲消失。通過對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的拆解發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)閥刃口有劃痕。

圖4 轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)閥

進一步分析得出異響原因為轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)閥刃口加工精度不合格導致轉(zhuǎn)向器內(nèi)油液沖擊閥刃口的高速射流聲。通過調(diào)整并固化輸入軸閥口加工工藝（二合一磨床加工輸入軸閥口磨油口工序中增加一道打磨工序），提高轉(zhuǎn)向器閥芯的精度，滿足轉(zhuǎn)向器工作的噪音指標。

3.2 轉(zhuǎn)向泵異響

某款MPV轉(zhuǎn)向時，動力轉(zhuǎn)向泵異響并伴隨轉(zhuǎn)向沉重。經(jīng)對故障件拆解分析，發(fā)現(xiàn)動轉(zhuǎn)泵滑閥被卡滯，滑閥和滑閥孔都有不同程度的劃傷，原因為此處進入贓物造成卡滯，從而不能調(diào)節(jié)流量和壓力，產(chǎn)生轉(zhuǎn)向異響、沉重等問題。

圖5 工藝要求

圖6 轉(zhuǎn)向泵

某款SUV原地轉(zhuǎn)向盤打到底時，轉(zhuǎn)向泵發(fā)出“呲呲”的異響聲；行駛中，無論什么車速，打方向時，發(fā)艙內(nèi)發(fā)出同樣異響。經(jīng)檢查為動轉(zhuǎn)液不足，導致轉(zhuǎn)向系統(tǒng)混入空氣而產(chǎn)生氣動噪聲。將動轉(zhuǎn)液加滿后，該異響消失。

圖7 油液加注工藝要求

4、結(jié)束語

綜上所述，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的NVH問題發(fā)生較為頻繁，且極易引起客戶抱怨。嚴格按照工藝要求對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的每個零件進行加工及裝配，加強生產(chǎn)過程中的質(zhì)量管控對于其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的NVH問題的控制有著十分重要的意義，因此在今后的汽車總裝工藝過程中，應(yīng)該加強對裝配要求的重視程度，并注重其具體實施措施與方法的科學性，制造過程中每個環(huán)節(jié)的疏忽都有引起方向盤抖動、異響等問題的風險。只有嚴格按照工藝要求實施裝配，才能有效降低轉(zhuǎn)向系統(tǒng)產(chǎn)生NVH問題的風險。

[1] 龐劍,諶剛,何華.《汽車噪聲與振動——理論與應(yīng)用》[M].第一版,北京：北京理工大學出版社,2006.236-262,309-323.

[2] 楊亮,吳行讓.《汽車怠速方向盤振動控制研究》1006-1355 (2011) 05-0080-06.

The Influence Of Manufacturing Process On The Properties Of NVH Steering System

Yang Rongli
( Center of Technology, Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

In this paper, manifestations of several kinds of steering system NVH performance issues-the idle jitter, shimmy, abnormal were introduced. The reasons made in the manufacturing process which lead steering system NVH performance problems caused were analyzed as well.

steering system NVH performance; manufacturing process

U466

A

1671-7988 (2017)08-90-03

楊榮立，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司技術(shù)中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.031