模态试验分析对解决汽车振动问题的应用

　　摘要

:针对某车辆在行驶试验时,在车速 57 km/h 时出现低频 5.4 Hz 的驾驶室异常振动的

现象

,振动形式为俯仰振动,人体乘坐舒适性主观感觉很差。先后采用多种常规振动分析试验

方法对该车进行振动分析

,也未能分析出引起驾驶室异常振动的原因。最后对该车的车架和

驾驶室进行模态试验分析

,分析判断得出该车在行驶时驾驶室异常振动的频率与频率接近,由

此判断该车驾驶室异常振动是由引起的。根据试验分析结果

,文章最后并对某车问题的改进

方案综合评价后提出了合理的改进方案。
　　关键词

:模态分析;驾驶室异常振动;模态参数;车架整体一阶弯曲;乘坐舒适性等。

　　引言
　　随着人们对汽车

NVH(噪声、振动和乘坐的舒适性)等动态性能的要求程度越来越高,据

权威部门调查

“NVH 的好坏是顾客购买汽车的一个非常重要的因素,在所有顾客不满意的问

题中

, 约有 1/3 是与 NVH 有关,约 1/5 的售后服务与 NVH 有关

”,但是汽车在运行过程中,时刻

都在承受着机械运动等动态负荷

,这就要求汽车研发人员在研发时必须保证汽车在动态负荷

中的舒适性以及汽车不致损坏。因此

,如何运用好试验测试方法和工具,为研发相关部门提供

可靠的数据依据和建议

,研发出舒适性水平较高的汽车成为研发试验人员面临的首要任务。

　　解决汽车

NVH 动态性能问题,就必须了解汽车结构的动态分析,是汽车研发过程中的最

基本和最重要的环节

,而在解决汽车振动问题的众多试验方法中,模态试验分析是解决结构动

态特性的重要方法

,也是结构系统诸多动态行为研究和判断的依据,此外,我们研究的随机振

动分析

,频率域反应分析等,均需应用模态分析的结果作为基础数据。因此,模态试验分析能在

汽车早期开发过程中及时发现汽车存在的问题

,为提高汽车整车的 NVH 动态性能指明了方

向。
　　

1、通过常规试验进行振动来分析某车驾驶室的异常振动

　　针对某车在做整车性能试验时

,在 A 级沥青路面和国家公告载荷状态下,在 20~62 km/h

车速范围内

,驾驶室存在 5~7 Hz 的异常振动且振动形式为俯仰振动,在车速 57 km/h(低频 5.4 

Hz)时驾驶室异常振动的幅度最大,人体主观感觉极不舒适且不能接受。因为该车驾驶室异常
振动为低频振动

,所以根据以往的经验分析判断可以排除发动机旋转激励和传动轴旋转激励

的影响。为了进一步分析导致该车驾驶室低频异常振动的原因

,从车轮总成和底盘悬架系统

查找原因。该车载荷分布示意图见图

1。

　　

1.1 换装合格的新子午胎车轮总成后进行乘坐舒适性主观评价振动测量及分析

　　某车换装新子午胎车轮总成后

,从主观评价、测量结果和频谱分析来看,乘坐舒适性人体

主观感觉仍不能接受

,在 57 km/h 时驾驶室异常振动没有得到改善,且各测点的振动主频没有

变化。因此

,从车轮总成上无法分析得出引起驾驶室异常振动的原因。

　　

1.2 在换装合格的新子午胎车轮总成的基础上,降低前两桥钢板弹簧刚度(原车板簧刚度

2004 N/cm 更换为 1680 N/cm,板簧阻尼比原车增大 100%)后,进行乘坐舒适性主观评价、振动
测量及分析。
　　在换装合格的新子午胎车轮总成的基础上

,降低前两桥板簧刚度后,从主观评价、测量结

果和频谱分析来看

,乘坐舒适性人体主观感觉仍不能接受,在 57km/h 车速下驾驶室异常振动

没有明显改善

,驾驶室前悬 Z 向的振动减小了 12%左右,在 57 km/h 时驾驶室前悬置的振动主

频为

5.2Hz,驾驶室异常振动频率基本上没有变化。因此,从该车的底盘悬架系统上无法分析

出引起驾驶室异常振动的原因。
　　

2.模态试验分析及应用

　　因为该车驾驶室异常振动为低频振动

,所以可以排除发动机和传动轴的影响因素,通过换

装车轮总成和降低前两桥板簧刚度后

,仍无法分析判断出引起驾驶室异常振动的原因。为进