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影响汽车前轮摆振因素的分析与研究.pdf

影响汽车前轮摆振因素的分析与研究

mxg1986
2011-11-24 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《影响汽车前轮摆振因素的分析与研究pdf》,可适用于工程科技领域

影响汽车前轮摆振因素的分析与研究马义平郁其祥周振华(上海交通大学内燃机研究所上海)摘要本文从前轮旋转总成的静不平衡量、转向系统刚度、前轮定位参数三个方面进行了分析并通过试验给予了验证。关键词静不平衡量转向系统刚度前轮定位参数摆振前言随着汽车的高速化和自身质量的减轻振动问题日益突出。汽车前轮摆振是目前国产汽车普遍存在的问题之一。摆振的产生使汽车的操纵变得困难、舒适性降低加快了轮胎的磨损。汽车前轮转向系统的摆振理论的综合分析汽车摆振产生的原因摆振是由车桥总成相对于车身横向的振动、前桥绕汽车纵轴线的角振动、前轮绕主销的角振动三种振动的合成再加上由于车轮动量矩引起的陀螺仪效应所造成的一种复杂运动。汽车前轮摆振的分类汽车转向轮的摆振按振动性质分类可分为自激振动和强迫振动两种。对于自激振动的摆振主要采用增大系统动态阻尼的方法对于强迫振动的摆振一是限制外界激振力在一定限度内二是增大系统动态阻尼。外界对摆振系统的激励力来自如下几个方面:()车轮不平衡产生的离心力形成的对系统的简谐激振力()道路不平对系统的随机激振力()轮胎不均匀性对系统的周期激振力。其中车轮不平衡产生的激振力是主要的。前轮不平衡量对前轮摆振的影响分析车轮回转时由于动不平衡将产生沿车轮半径方向的离心惯性力它的水平分力对主销中心产生的力矩将使车轮绕主销回转。其垂直分力会引起前桥绕汽车纵轴转动和使车轮上下跳动。而转向系统是一个由弹簧、质量与阻尼构成振动系统它有一定的固有振动特性。当车轮的不平衡质量较大时必然产生强迫振动。当车轮的不平衡量的扰动频率与转向系的某一固有频率相接近时将引起共振使汽车前轮的摆动达到相当大的幅值。由于汽车的车速在相当大的范围内变动不平衡扰动频率(车轮每转一周激励一次)的变化也相当大。因而在汽车使用中只要不平衡质量较大这种强迫振动类型的前轮摆振就会常常出现。转向系统刚度对前轮摆振的影响转向系统由很多部件构成根据其不同的工作情况可将它分为转向机系统和转向梯形系统两部分。研究资料表明汽车前轮摆角大小与两部分的刚度大小成反比。前轮定位参数对前轮摆振的影响大量研究结果表明前轮的定位参数诸如主销内倾、后倾、车轮外倾以及前束等对摆振有影响。其作用一是直接影响轮胎的特性二是影响车轮摆振的运动。由于内倾产生的恢复力矩其值很小可以忽略以及轮胎特性受条件所限没有办法分析研究因此通常情况下我们只需考虑主销后倾角对摆振的影响。试验验证分析前轮不平衡对汽车摆振影响的分析以某载货车为试验样车。摆振车速的确定由转鼓试验台带动汽车前轮转动进行扫描试验记录各测点的加速度信号。根据均方根值随车速的关系曲线找出摆振车速。左右前轮旋转总成不平衡对摆振的影响左右前轮的滚动半径并非完全一致所以左前轮与右前轮的静不平衡位置会同相反向地交替变化。同相时不平衡产生的干扰力引起前桥同相跳振和前后抖动反相时干扰力一方面对转向梯形机构施加转向力矩使前轮摆振另一方面引起前桥异相跃振因陀螺仪效应也导致前轮摆振当前轮旋转频率与这些摆振的固有频率重合时将产生共振使汽车摆振由此推测汽车的摆振强弱应受左右前轮旋转总成的静不平衡量的共同影响。因此为了验证此思路在保证左右前轮旋转总成的静不平衡量之和基本相同的前提下设计了七种工况,具体的左右轮的不平衡量分配见表一。其中~号工况下的左前轮的不平衡量比右前轮的小~号方案左前轮的不平衡量比右前轮大。试验样车在转鼓上以摆振车速运转。结果见表一。试验工况号左轮旋转总成不平衡量gcm右轮方向盘角振ms左前轮摆振ms右前轮摆振ms表各测点在不同工况下的最大摆振加速度试验结果表明对同一测点来说其方向盘摆振、左右前轮摆振加速度的标准差相差不大差别在以内因此只要保证左右前轮旋转总成的不平衡量之和一定时改变左、右前轮的静不平衡量比例对前轮摆振强度的影响并不大。前轮不平衡量与汽车摆振的关系为了确定前轮不平衡量与汽车摆振的关系在转鼓试验台上以确定的摆振车速进行前轮加不同失衡量的摆振试验结果见表二。前轮失衡量gcm方向盘ms左前轮ms右前轮ms表不同前轮失衡量下的最大摆振加速度试验结果表明当前轮失衡量增加时方向盘的摆振加速度、左右前轮摆振加速度也增加。在汽车的摆振范围内其摆振程度与前轮旋转总成的静不平衡量有关。前轮不平衡量越大汽车摆振越强转向系统刚度对汽车前轮摆振的影响试验样车为某载货车。为了取得好的对比效果试验前对样车转向系统采取了一些改进措施方案如下:a)将主销止推轴承换成阻尼轴承b)在a方案之上加大转向机刚度及支架联接刚度c)在b方案之上换带喷塑滑动花键的转向传动轴总成d)在c方案之上换大刚度的横拉杆总成。试验前人为造出较大的前轮失衡量。试验在转鼓试验台上进行。由转鼓试验台拖动汽车前轮转动进行扫描试验同时记录样车各测点加速度信号。从而得到前轮摆振加速度、方向盘的最大角振动加速度与车速的关系曲线找出各测点最大振动峰及其对应车速依次按方案a、b、c、d进行试验结果见表三。方向盘左前轮工况最大角振加速度ms对应车速kmh最大摆振加速度ms摆振车速kmh原车换阻尼轴承(无共振)加大转向机刚度及支架联接刚度(无共振)换带喷塑转向传动轴(无共振)换大刚度的横拉杆(无共振)表不同工况下的最大摆振加速度及对应车速试验结果表明将主销止推轴承换成阻尼轴承后抑制了方向盘及汽车前轮的摆振。在此基础上加大转向系统阻尼和刚度抑制效果不明显。前轮主销后倾角对摆振的影响分析试验样车为某载货车。试验在转鼓上完成采用转鼓倒转的方法来改变主销后倾角因为左右前轮的主销后倾角分别为-°-°当转鼓倒转时左右前轮的主销后倾角相应地变为°°。试验时左右前轮旋转总成不平衡量分别为gcm、gcm试验车速为、、、kmh测定各车速下的最大方向盘角振加速度和左右前轮的摆振加速度。结果见表四。试验结果表明主销前倾变成后倾以后相同车速下各测点的振动加速度标准差均有明显下降。但从振动较大的kmh数据看尽管左右前轮摆振下降了但方向盘角振仅下降了。因此主销前倾变为主销后倾可以改善前轮摆振强度。但不能从根本上解决该车方向盘角振严重的问题。车速kmh方向盘角振左前轮摆振主销前倾(正传时)右前轮摆振方向盘角振左前轮摆振主销后倾(反转时)右前轮摆振表不同车速下的最大摆振加速度(ms)结论综合来看影响汽车前轮摆振的因素很多但以前轮不平衡及转向系统的刚度为主要因素。在汽车的摆振范围内其摆振程度与前轮旋转总成的静不平衡量有关。前轮不平衡量越大汽车摆振越强当左右前轮旋转总成的静不平衡量之和一定时改变左、右前轮的静不平衡量比例对前轮摆振强度的影响并不大。汽车转向系统的刚度对于汽车前轮的摆振有极其重要的影响。整体的转向系统刚度越大对汽车前轮摆振的抑制作用越明显增加系统正阻尼也有同样效果。主销后倾角对前轮摆振有一定影响。增加主销后倾角可以降低前轮摆振强度。在生产中应综合考虑各种因素后保证主销后倾角在一个合理的范围内至少不应出现主销前倾。参考文献MBassmannTheInfluenceofTireandWheelUnbalanceontheVibrationBehaviourofVehiclesTireTechnologyInternational’小林明汽车振动学机械工业出版社ModalTestofPonyCarFrameMAYipingYUQixiangZHOUZhenhua(InstituteofICE,ShanghaiJiaotongUniversityShanghai,China)AbstractByanalyzingonthestructureandacousticalmodaltestofcarframe,thispaperfindsoutseveralshortagesintheformerdesignandprovidesreferenceforreducingcarnoiseKeywordsPonycarCarframeModaltest联系方式:周振华zczzhsjtueducn第一作者简介:马义平男工程硕士高级工程师生日年月

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