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轉(zhuǎn)向系統(tǒng)NVH問題簡(jiǎn)析

2019-08-27 00:11:56·  來源：汽車NVH云講堂  作者：呂兆平  
　
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用來保持或者改變汽車行駛方向的機(jī)構(gòu)，在汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及轉(zhuǎn)向助力機(jī)構(gòu)
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用來保持或者改變汽車行駛方向的機(jī)構(gòu)，在汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。
 
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及轉(zhuǎn)向助力機(jī)構(gòu)構(gòu)成。
 
轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的主要零件是方向盤，方向盤作為駕駛員直接接觸的部位，其振動(dòng)的大小和形式直接影響駕駛員的心情和情緒，是體現(xiàn)汽車NVH品質(zhì)的重要因素，它的振動(dòng)主要有如下兩種形式:
 
1.方向盤旋振(Nibble)：是指汽車在平坦公路上行駛時(shí)，方向盤徑向抖動(dòng)的一種形式，通常為方向盤的垂向。并且地板也能夠明顯感知的垂向振動(dòng)。
 
2.方向盤擺振(Shimmy)：是指汽車在平坦公路上行駛時(shí)，車輪繞主銷的持續(xù)振動(dòng)導(dǎo)致方向盤出現(xiàn)的擺動(dòng)現(xiàn)象，通常是指方向盤的橫向(見圖1)。英文用Shimmy表示。
 
圖1 方向盤擺振機(jī)理

方向盤擺振問題，是一個(gè)綜合的系統(tǒng)性問題：

①首先引發(fā)擺振問題的振動(dòng)形多，有強(qiáng)迫振動(dòng)、系統(tǒng)共振、自激振動(dòng)；

②其次涉及零部件廣泛，傳遞路徑多，幾乎涵蓋了懸架、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所有部件。

擺振的影響因素

Nibble 擺振的影響因素主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面(見圖2)：

第一：制造時(shí)輪胎的不均勻性、車輪的靜不平衡和動(dòng)不平衡，以及車輪的裝配不平衡；

靜態(tài)不平衡：相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的不對(duì)稱表現(xiàn)為靜態(tài)不平衡， 其合成的效果是在車輪平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的力。

動(dòng)態(tài)不平衡：

沿旋轉(zhuǎn)軸不均勻和不對(duì)稱的質(zhì)量分布引起動(dòng)態(tài)的不平衡。動(dòng)態(tài)不平衡對(duì)車輪最重要， 因?yàn)樗募?lì)可能產(chǎn)生轉(zhuǎn)向振動(dòng)。

圖2 輪胎的不平衡示例

第二：由于部件生產(chǎn)尺寸不合格，累計(jì)誤差，導(dǎo)致前束角不滿足設(shè)計(jì)要求，從而影響車輪繞主銷振動(dòng)；

第三；擺臂襯套生產(chǎn)不合格或使用一段時(shí)間后老化，以及部件磨損引發(fā)摩擦阻尼變化導(dǎo)致懸架系統(tǒng)模態(tài)變化而發(fā)生共振，或者部件發(fā)生自激振動(dòng)，導(dǎo)致懸架系統(tǒng)呈現(xiàn)增幅振動(dòng)。

第四：由于制造或使用后，轉(zhuǎn)向器阻尼發(fā)生變化。

圖3 擺振的影響因素

擺振的控制因子：主要為襯套剛度、下橫臂的幾何布置等因素。
 
擺振的控制案例:

本案例來自重慶長(zhǎng)安閔福江的《底盤NVH控制與開發(fā)應(yīng)用》PPT,在此表示感謝。

表1 擺振的控制案例

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)噪聲

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的噪聲主要來源于轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)向系統(tǒng)噪聲的激勵(lì)源有以下幾種:

1）齒輪齒條嚙合激勵(lì)。

圖3 齒輪齒條的嚙合激勵(lì)

2) 小齒輪式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(P-EPS )帶傳動(dòng)摩擦嚙合激勵(lì)、滾珠絲杠激勵(lì)、電機(jī)電磁力激勵(lì)。

圖4 P-EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)噪聲的內(nèi)部激勵(lì)

3) 直接助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器(D-EPS )齒輪嚙合激勵(lì)、電機(jī)電磁力激勵(lì)。

圖5 D-EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)噪聲的內(nèi)部激勵(lì)

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)典型噪聲發(fā)生原因及評(píng)價(jià)控制方法

表2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)典型噪聲發(fā)生原因及評(píng)價(jià)控制方法
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