本文關(guān)鍵詞：傳動系扭振引致微車低頻轟鳴問題的診斷方法研究

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【摘要】：車內(nèi)轟鳴聲一直是多用途(MPV:Multi-Purpose Vehicles)前置后驅(qū)型(FR)汽車NVH性能研究中所面臨的常見問題,其主觀表現(xiàn)為壓迫耳膜的感受。主要是由整車車身壁板薄壁結(jié)構(gòu)受激勵后在較窄頻率范圍內(nèi)輻射出較強(qiáng)的聲學(xué)能量而引起。對于整車系統(tǒng)而言,汽車在行駛過程中往往受多種激勵同時(shí)影響,這也使得在整車轟鳴聲機(jī)理性研究中存在較強(qiáng)的模糊性,進(jìn)而導(dǎo)致在轟鳴聲診斷過程中難以準(zhǔn)確判定具體的振動發(fā)生源。其中,FR型汽車因其傳動系的部件較多,動力傳遞路徑較長,往往在低頻段(0-200Hz)存在較為豐富的固有模態(tài),經(jīng)由發(fā)動機(jī)不平衡扭振激勵地作用,容易引起系統(tǒng)結(jié)構(gòu)共振,擴(kuò)大不平衡振動量,進(jìn)而容易誘發(fā)整車轟鳴聲現(xiàn)象。此現(xiàn)象在市場定位相對低廉的國產(chǎn)MPV車型中顯得尤為突出。據(jù)此,以扭振引致整車轟鳴聲學(xué)問題為研究要點(diǎn),有助于揭示轟鳴聲學(xué)問題的產(chǎn)生機(jī)理。為達(dá)到這一研究目標(biāo),有針對性的開展對象車型的試驗(yàn)分析工作。結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果,使用CAE分析手段搭建了傳動系扭振、懸架抗振、車身結(jié)構(gòu)振動、車內(nèi)聲學(xué)響應(yīng)的沿扭振能量傳遞路徑的完整仿真分析模型。該模型的建立同時(shí)也為扭振的治理提供了全面而清晰的仿真思路,擺脫了僅從傳動系本體角度評價(jià)及改善扭振對整車NVH性能影響的工程應(yīng)用現(xiàn)狀。同時(shí),結(jié)合現(xiàn)有NVH工程經(jīng)驗(yàn)與企業(yè)Trouble Shooting治理流程發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段扭振系統(tǒng)的診斷工作往往基于試驗(yàn)或仿真方式進(jìn)行,憑借已有的經(jīng)驗(yàn)限值,人工地實(shí)現(xiàn)對故障問題點(diǎn)的判定。在此模式下,限值的準(zhǔn)確性以及完整性即成為能否快速而有效的判定故障源的先決條件。此外,受限于技術(shù)人員的能力差別及經(jīng)驗(yàn)豐富程度影響,診斷治理周期通常也難以保證。因此,根據(jù)現(xiàn)有的工程經(jīng)驗(yàn)制定出具有可操作性的診斷標(biāo)準(zhǔn),形成專門的診斷分析流程,并基于此流程制定出人機(jī)交互良好、診斷邏輯準(zhǔn)確的能滿足技術(shù)操作人員需求的診斷分析軟件便成為現(xiàn)實(shí)所需。圍繞上述研究要點(diǎn),進(jìn)行了如下幾方面的研究工作：(1)針對對象車型的傳動系布置結(jié)構(gòu)及整車特點(diǎn),設(shè)計(jì)并開展了傳動系扭振及整車噪聲與振動測試試驗(yàn)。測試數(shù)據(jù)顯示,扭振測試數(shù)據(jù),懸架與車身連接點(diǎn)振動測試數(shù)據(jù)及車內(nèi)聲壓測點(diǎn)測試數(shù)據(jù)都在1500r/min附近存在較為明顯的峰值,結(jié)合主觀試驗(yàn)分析初步判定對象車型所表現(xiàn)出的1500r/min附近較為明顯的轟鳴聲是由傳動系扭振引起。(2)基于發(fā)動機(jī)扭矩能量傳遞路徑,結(jié)合當(dāng)量分析方法、多體動力學(xué)分析方法和有限元分析方法搭建完成扭振引致車內(nèi)轟鳴問題的仿真分析模型。其中,在傳動系當(dāng)量模型的搭建中,重點(diǎn)探討了傳動系當(dāng)量模型的簡化方法,并對仿真模型進(jìn)行了有效的簡化及梳理,避免了剛度、慣量劃分過程中的不明確性；在懸架抗振模型的搭建中,參照了實(shí)車結(jié)構(gòu)特點(diǎn),使用線框模型替代缺失的CAD結(jié)構(gòu),在橫向?qū)Ρ榷喾N建模方法之后,提出了更為簡化的懸架抗振、消振模型；在整車聲學(xué)響應(yīng)模型搭建中,提取了懸架與車身連接點(diǎn)的仿真分析數(shù)據(jù)作為激勵信號,避免了實(shí)車測試中懸架連接點(diǎn)力信號較難獲取的困境。(3)根據(jù)(1)中試驗(yàn)分析結(jié)果,對象車型在1500r/min附近的車內(nèi)轟鳴聲是由傳動系扭振引起。為清晰的揭示此機(jī)理,結(jié)合(2)中仿真分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),主要由氣缸周期性氣體壓力引起的發(fā)動機(jī)曲軸扭矩波動經(jīng)由離合器、變速器、傳動軸作用之后通過主減速齒輪嚙合的作用后以力波動的形式,經(jīng)軸承與后驅(qū)動橋傳遞到懸架系統(tǒng),再經(jīng)懸架系統(tǒng)的抗振、消振作用之后作用于車身連接點(diǎn),引起車身結(jié)構(gòu)振動,進(jìn)而引發(fā)結(jié)構(gòu)輻射聲能形成轟鳴聲。該機(jī)理的分析覆蓋了激勵信號轉(zhuǎn)換為聲信號的各個環(huán)節(jié),為實(shí)現(xiàn)轟鳴聲治理提供了全面的分析思路及治理手段。(4)根據(jù)故障樹診斷分析方法特點(diǎn),提煉出適用于扭振診斷的“改進(jìn)型故障樹”分析模型,通過引入限值實(shí)現(xiàn)故障樹各層級事件的量化可控�；谠\斷邏輯及用戶需求,使用python語言,編制完成符合改進(jìn)型故障樹模型診斷方法的診斷分析軟件。實(shí)現(xiàn)對測試或仿真曲線的導(dǎo)入、顯示、診斷并能自動生成對應(yīng)的診斷分析報(bào)告,進(jìn)而擺脫對人工診斷模式的依賴。(5)基于上述分析研究,結(jié)合本課題的工程實(shí)踐背景,提煉出傳動系引致整車NVH問題的診斷、分析、治理技術(shù)路線,可用于規(guī)范并指導(dǎo)整車及零部件同類型問題的改善。課題創(chuàng)新點(diǎn)：(1)搭建了完整的扭振引致整車轟鳴聲現(xiàn)象分析模型,綜合考慮了扭矩波動信號傳遞的各個環(huán)節(jié),擺脫了僅從傳動系角度分析扭振問題的工程應(yīng)用現(xiàn)狀,同時(shí)也為轟鳴聲治理提供了更為全面的分析思路。(2)建立了扭振引致整車低頻轟鳴問題的改進(jìn)型故障樹分析模型,并對傳動系扭振分支進(jìn)行了重點(diǎn)探討,探究了各事件對上層事件的影響方式,為解決該類工程問題,提供了更為清晰、具體的整改思路。通過自編診斷分析軟件,實(shí)現(xiàn)了對改進(jìn)型故障樹診斷方式的“顯性”表達(dá),擺脫了對于工程技術(shù)人員的過分依賴,有效保證了診斷效率及準(zhǔn)確性。同時(shí),結(jié)合企業(yè)現(xiàn)有Trouble Shooting診斷模式,建立了傳動系引致整車NVH問題的診斷分析流程,并為解決同類問題提供了規(guī)范化的技術(shù)要求。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.2

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本文編號：1151124