黃振之　黎瑞平　任良順　馬翔　謝玉琳

【摘 要】針對(duì)某后驅(qū)車(chē)型5擋加速下異常明顯的車(chē)內(nèi)轟鳴問(wèn)題，以整車(chē)為研究對(duì)象，基于主觀評(píng)價(jià)和LMS_Test.Lab測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試該車(chē)的NVH數(shù)據(jù)，分析噪聲頻譜，確定問(wèn)題階次，判斷為傳動(dòng)系旋轉(zhuǎn)件的動(dòng)不平衡問(wèn)題，優(yōu)化主齒法蘭的動(dòng)不平衡量。實(shí)驗(yàn)工況下的結(jié)果表明：優(yōu)化后車(chē)內(nèi)噪聲和傳動(dòng)軸一階聲壓降低明顯，效果十分理想，成功解決了該車(chē)的車(chē)內(nèi)轟鳴問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】車(chē)內(nèi)轟鳴;傳動(dòng)軸;動(dòng)不平衡;NVH

【中圖分類號(hào)】TB533 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2020）07-0068-03

0 引言

加速情況下，特別是高速行駛時(shí)，車(chē)內(nèi)的轟鳴影響駕乘的舒適性，甚至讓駕乘人員難以接受，所以車(chē)輛開(kāi)發(fā)過(guò)程需要避免這種情況或降低車(chē)內(nèi)轟鳴噪聲。

某前置后驅(qū)車(chē)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，5擋加速行駛時(shí)，后排從發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1 800 r/min附近，中排從發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速2 600 r/min附近，前排從發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速2 800 r/min附近，主觀感受車(chē)內(nèi)有壓迫耳膜的轟鳴聲，后排比前排和中排更明顯，且轟鳴聲隨著速度的增加而越顯著。

1 轟鳴聲的測(cè)試與分析

利用LMS振動(dòng)噪音測(cè)試設(shè)備在車(chē)輛前、中、后排座椅位置布置麥克風(fēng)，采集噪聲數(shù)據(jù)，如圖1所示。

圖2為5擋POT工況下，車(chē)內(nèi)前、中、后排噪聲頻譜圖。若以傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速頻率作為基頻，可見(jiàn)傳動(dòng)軸一階階次噪音（1階）的聲壓比較顯著，且回放聲音和主觀評(píng)價(jià)一致。

將傳動(dòng)軸一階階次噪聲曲線提?。ㄈ鐖D3所示），可見(jiàn)傳動(dòng)軸一階階次噪聲在前排（紅色虛線）從發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速2 800 r/min附近開(kāi)始陡升，中排（綠色虛線）從發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速2 600 r/min附近陡升，后排（藍(lán)色虛線）約從發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1 800 r/min開(kāi)始陡升，并且直逼車(chē)內(nèi)前、中、后排總聲壓，與車(chē)內(nèi)轟鳴聲的主觀感受一致。

根據(jù)上述測(cè)試結(jié)果和工程經(jīng)驗(yàn)，懷疑由傳動(dòng)軸或與之相連的旋轉(zhuǎn)件一階不平衡引起。經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)，傳動(dòng)軸有嚴(yán)格的動(dòng)不平衡檢測(cè)與控制，但主減速器的主齒法蘭未進(jìn)行動(dòng)不平衡量控制。

2 基于動(dòng)不平衡的問(wèn)題分析及優(yōu)化

不平衡量是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力所引起的振動(dòng)力。動(dòng)不平衡表現(xiàn)在中心主慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸線不重合，通常既不相交也不平行，動(dòng)不平衡量可以由兩個(gè)垂直于軸線的平面等效不平衡矢量給出[1，2]。動(dòng)不平衡產(chǎn)生的原因主要有設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工誤差、材料質(zhì)量不均勻及裝配誤差等。動(dòng)不平衡導(dǎo)致車(chē)內(nèi)產(chǎn)生轟鳴聲的發(fā)生機(jī)理：動(dòng)不平衡量在旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生離心力或力矩而形成激振力，激振力隨轉(zhuǎn)速提高而增大，通過(guò)主減、中間支撐、懸架件等傳遞到車(chē)身，讓人感受到地板振動(dòng)、車(chē)內(nèi)轟鳴等，若在傳遞路徑中遇到零部件共振模態(tài)，則振動(dòng)或轟鳴也會(huì)被放大[3，4]。

為此，需要對(duì)旋轉(zhuǎn)件進(jìn)行動(dòng)不平衡控制。即使人們?cè)诤芫_的動(dòng)平衡機(jī)上進(jìn)行測(cè)量校正，也沒(méi)法完全消除動(dòng)不平衡量，而且這樣是不經(jīng)濟(jì)的做法。通常將旋轉(zhuǎn)件的動(dòng)不平衡量控制在一定大小內(nèi)，使得在正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下沒(méi)有危害即可。

許用動(dòng)不平衡量的計(jì)算公式如下：

Uper=1000GM/ω

式中：Uper為許用不平衡量，單位為g·mm;G為平衡精度，單位為mm/s;ω為旋轉(zhuǎn)件的最大角速度，單位為rad/s;M為旋轉(zhuǎn)件的質(zhì)量，單位為kg。

其中，ω=2πn/60，n為旋轉(zhuǎn)件的最高轉(zhuǎn)速，單位為r/min。

考慮到技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性、合理性，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）已經(jīng)制定了世界上公認(rèn)的ISO 1940平衡品質(zhì)等級(jí)[5]，將轉(zhuǎn)子平衡品質(zhì)等級(jí)從要求最低的G4000到要求最高的G0.4分為11個(gè)級(jí)別。根據(jù)查表，對(duì)于汽車(chē)萬(wàn)向傳動(dòng)軸，則選用G16等級(jí)。

根據(jù)主減的主齒法蘭質(zhì)量及最高轉(zhuǎn)速等參數(shù)計(jì)算得出主減主齒法蘭的許用動(dòng)不平衡量，其參數(shù)及結(jié)果見(jiàn)表1。

隨機(jī)抽取6件主齒法蘭樣件和故障車(chē)的主齒法蘭一起送檢動(dòng)不平衡量檢查，然后對(duì)這些法蘭修正及復(fù)檢，動(dòng)不平衡檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2?？梢?jiàn)，修正前主齒法蘭的動(dòng)不平衡量均大于許用值，修正后都在許用值以下。

3 方案驗(yàn)證

將故障車(chē)修正過(guò)的主齒法蘭樣件裝回故障車(chē)進(jìn)行方案驗(yàn)證測(cè)試。5擋POT工況的車(chē)內(nèi)前、中、后排總聲壓的對(duì)比圖如圖4所示。傳動(dòng)軸一階噪聲的對(duì)比圖如圖5所示。

結(jié)果所示，車(chē)內(nèi)前、中、后排的總聲壓及對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軸一階階次噪聲均得到明顯改善，其中前排總聲壓在3000 r/min附近有2 dB（A）左右的降低，中排總聲壓在3 000 r/min間有4 dB（A）左右的降低，后排總聲壓在2 300 r/min附近有3 dB（A）左右的降低;傳動(dòng)軸一階在2 100 r/min附近有10 dB（A）下降。主觀感受上有明顯改善。其他6件主齒法蘭也進(jìn)行了測(cè)試，轟鳴均能接受。

4 結(jié)語(yǔ)

車(chē)輛轟鳴的原因有很多種，本文通過(guò)實(shí)車(chē)測(cè)試分析頻譜找出問(wèn)題頻率，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)排查優(yōu)化問(wèn)題零件以快速解決問(wèn)題。建議后驅(qū)車(chē)在生產(chǎn)制造時(shí)，對(duì)傳動(dòng)軸、主齒法蘭及主減總成等零件做好動(dòng)不平衡量的管控。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]GB T9239.1—2006，機(jī)械振動(dòng)恒態(tài)（剛性）轉(zhuǎn)子平衡品質(zhì)要求[S].

[2]ISO 1925—2001 Mechanical vibration-Balancing-Vo-cabulary[Z]，2001（4）：1-5.

[3]程玉軍.車(chē)輛傳動(dòng)軸總成許用不平衡量的確定[J].煤礦機(jī)械，2012（6）：55-57.

[4]孫中輝，劉藴博，郭彥穎，等.傳動(dòng)軸和輪胎不平衡量導(dǎo)致整車(chē)異常振動(dòng)問(wèn)題的解決方法[J].汽車(chē)技術(shù)，2007（9）：17-21.

[5]ISO 1940—1，Mechanical vibration-Balance quality requirements for rotors in a constant（rigit）state-Part 1：Specification and verification of balance tolefan-ces[Z].2003（8）：1-28.