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離合器接合過程的Judder問題診斷（三）

2022-02-28 20:13:23·  來源：NVH老槍  
　
本篇文章我們繼續(xù)為大家?guī)黻P(guān)于輕型卡車離合器在接合過程中產(chǎn)生Judder問題的相關(guān)診斷介紹。為該問題診斷的最后一篇文章。在之前的兩篇文章中我們通過相關(guān)分析手
本篇文章我們繼續(xù)為大家?guī)黻P(guān)于輕型卡車離合器在接合過程中產(chǎn)生Judder問題的相關(guān)診斷介紹。為該問題診斷的最后一篇文章。在之前的兩篇文章中我們通過相關(guān)分析手段已經(jīng)明確了問題的主要激勵(lì)源，及傳遞路徑中傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)模態(tài)對于問題的貢獻(xiàn)。本篇文章將針對傳遞路徑中的車架、車身等系統(tǒng)進(jìn)行深入研究。
——3#老槍
傳遞路徑分析——車身系統(tǒng)
▲▲▲
1. 工作變形分析
在完成傳動(dòng)系統(tǒng)的問題排查后，根據(jù)圖1的分析內(nèi)容，后懸架、車架、車身等系統(tǒng)同樣需要排查，從而實(shí)現(xiàn)完整的傳遞路徑分析。

圖1 傳遞路徑分析思路
為了進(jìn)行快速的排查，我們首先基于問題工況，對相關(guān)子系統(tǒng)進(jìn)行了工作變形分析（ODS）。幾何模型如圖2所示，灰色為靜態(tài)結(jié)構(gòu)，紅色為12.5Hz時(shí)的工作變形（問題工況的第1個(gè)階段，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速750rpm）；藍(lán)色為13.5Hz時(shí)的工作變形（問題工況的第2個(gè)階段，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速800rpm）。工作變形動(dòng)畫如圖3所示。

圖2 用于傳遞路徑分析的幾何建模

圖3 ODS分析結(jié)果
觀察ODS分析結(jié)果，可以得到如下結(jié)論：
1. 兩個(gè)頻率的ODS結(jié)果非常相近，動(dòng)力總成與后橋均呈現(xiàn)較大的剛體運(yùn)動(dòng)，從側(cè)面證明了在問題工況下，激發(fā)了傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)模態(tài)共振。
2. 駕駛室（即車身）在兩個(gè)問題頻率下均呈現(xiàn)明顯的Pitch模態(tài)特性，因此懷疑也存在駕駛室剛體模態(tài)的共振現(xiàn)象，需要進(jìn)一步排查與分析。
2. 車身系統(tǒng)剛體模態(tài)特性研究
對于車身剛體模態(tài)對Judder現(xiàn)象的貢獻(xiàn)分析，可采用多種方法進(jìn)行確定，例如：1）構(gòu)建模態(tài)試驗(yàn)臺(tái)架，利用激振器模態(tài)測試方法獲取車身系統(tǒng)的剛體模態(tài)頻率（最為直觀的驗(yàn)證，但是構(gòu)建臺(tái)架較為耗時(shí)且不容易實(shí)現(xiàn)）；2）利用工程手段直接斷開1~2個(gè)車身懸置，驗(yàn)證問題現(xiàn)象是否發(fā)生變化（最為快速的側(cè)面驗(yàn)證手段，但無法獲取準(zhǔn)確的模態(tài)特性信息）；3）利用CAE手段進(jìn)行多體建模，仿真得到車身剛體模態(tài)特性（模型建立相對簡單，但精度有賴于車身慣量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度）。
本案例中為了快速并準(zhǔn)確地診斷問題，選擇了方法2與方法3相結(jié)合的方式，首先通過移除車身懸置，對駕駛室剛體模態(tài)對于問題的貢獻(xiàn)進(jìn)行驗(yàn)證；然后通過多體仿真，計(jì)算得到駕駛室剛體模態(tài)頻率（對于車身慣性參數(shù)，通過Testlab基于頻響的剛體特性參數(shù)識(shí)別方法準(zhǔn)確獲取）。
相應(yīng)的試驗(yàn)與仿真分析結(jié)果如下：

圖4 移除駕駛室懸置后的座椅導(dǎo)軌振動(dòng)情況變化
圖5 基于多體動(dòng)力學(xué)模型的剛體模態(tài)分析結(jié)果—模態(tài)頻率12.6Hz及振型
通過試驗(yàn)結(jié)果我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)移除車身第1排與第4排（共四排）懸置下段時(shí)，Judder現(xiàn)象明顯改善；而單獨(dú)移除第1排或是第4排懸置時(shí)，Judder現(xiàn)象存在惡化情況。這就說明了駕駛室Pitch剛體模態(tài)對Judder問題的確存在貢獻(xiàn)。
同時(shí)，多體動(dòng)力學(xué)仿真得到的駕駛室Pitch模態(tài)頻率為12.6Hz，與激勵(lì)頻率接近，從而引發(fā)駕駛室共振，對Judder現(xiàn)象進(jìn)一步放大，與工作變形分析結(jié)果相吻合。
3. 問題總結(jié)：
對于該離合器接合過程中所引發(fā)的Judder現(xiàn)象，我們首先確定該問題為量產(chǎn)一致性問題，并通過排查車內(nèi)目標(biāo)點(diǎn)振動(dòng)情況，鎖定了激勵(lì)頻率為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的1階頻率。
結(jié)合該問題是量產(chǎn)一致性問題，最終明確激勵(lì)來源：在離合器逐漸接合的過程中，由于動(dòng)力總成的裝配誤差，造成了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩的1階波動(dòng)，對整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生激勵(lì)。
而在傳遞路徑中，存在兩個(gè)主要放大環(huán)節(jié)，其一是傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)模態(tài)共振，其二為駕駛室剛體Pitch模態(tài)共振。傳動(dòng)系統(tǒng)在離合器斷開狀態(tài)下其扭轉(zhuǎn)模態(tài)約為13Hz左右，與發(fā)動(dòng)機(jī)1階頻率對應(yīng)。在離合器逐漸接合過程中，傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)模態(tài)并未發(fā)生變化，因此對應(yīng)了整個(gè)Judder問題工況。在離合器鎖止的剎那，系統(tǒng)模態(tài)頻率將產(chǎn)生突變，由12.5Hz突然下降至3Hz，Judder現(xiàn)象消失。駕駛室12.6Hz附近的Pitch剛體模態(tài)會(huì)對Judder現(xiàn)象進(jìn)一步放大，造成車內(nèi)振動(dòng)現(xiàn)象更為明顯。
3. 優(yōu)化方案：
問題已經(jīng)非常清晰，我們可以基于成本與邊界條件提出相應(yīng)優(yōu)化方案：
  1. 提升生產(chǎn)工藝，改善動(dòng)力總成在裝配過程中出現(xiàn)的偏心問題，從根本上避免激勵(lì)的出現(xiàn)。但是由于涉及產(chǎn)線的改進(jìn)，較為難以實(shí)施?？勺鳛殚L期優(yōu)化工作。
  2. 修改傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率，以達(dá)到避頻的目的。——不推薦，主要是由于對傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度或慣量進(jìn)行更改，可能會(huì)引起其他工況、其他屬性新的問題的產(chǎn)生，且針對如此低頻的修改很難達(dá)到理想的避頻效果。
  3. 結(jié)合多體動(dòng)力學(xué)模型，對車身懸置進(jìn)行剛度優(yōu)化?！扑]，改進(jìn)方案可以快速地實(shí)施與量產(chǎn)，且在多體動(dòng)力學(xué)仿真的輔助下，可以快速尋找到可行性高的剛度優(yōu)化方案。
以上便為此次離合器接合過程中，Judder問題的案例分享。本文旨在通過一個(gè)具體的案例，讓大家從“源—傳遞路徑—響應(yīng)”分析角度系統(tǒng)的分析NVH問題，從而更為系統(tǒng)的解決與優(yōu)化NVH問題。希望能給予各位讀者一定的啟發(fā)。
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