某轻卡方向盘怠速抖动控制研究.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.18.069某轻卡方向盘怠速抖动控制研究王红（广州工程技术职业学院，广东广州510075）摘要：文章针对某轻卡在怠速开空调工况下方向盘抖动问题展开研究，通过方向盘振动测试与转向系统模态测试，分析并确定了方向盘抖动原因。利用有限元方法计算分析了主要零件参数对转向系统第一阶模态频率的影响灵敏度，最终提出了优化设计方案。根据设计方案进行了样件试制与装车，并进行了试验验证，结果表明方向盘抖动问题显著改善。关键词：方向盘；怠速抖动；控制；灵敏度分析；结构优化中图分类号：U463.4文献标识码：A文章编号：1671-7988(20

2、17)18-198-04Steeringwheel’sshakingcontrolofalighttruckWangHong(GuangzhouInstituteofTechnology,GuangdongGuangzhou510075)Abstract:Thispaperstudiessteeringwheel’sshakingproblemofalighttruckattheidleAConcondition.Vibrationtestsandmodalanalysisofthesteeringsystemhavedonefordeterminethecauseofsteer

3、ingwheel’sshaking.Themodalsensitivitiesofthemainpartparametersonthefirst-ordermodalfrequencyofthesteeringsystemiscalculatedandanalyzedusingthefiniteelementmethod.Finally,theoptimaldesignschemeisputforward.Theeffectivenessandrationalityoftheimprovementswereverifiedthroughsamplepreparation,asse

4、mblyandtests．Keywords:Steeringwheel;Shaking;Control;Modalsensitivity;StructuraloptimizationCLCNO.:U463.4DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2017)18-198-04本文所研究样车为某国产品牌轻卡，其在怠速开启空调引言状态下方向盘抖动剧烈，手触及时有发麻感觉，且有重影现象。本文针对方向盘异常抖动问题进行了试验测试、诊断、影响轻卡驾驶舒适性的关键因素是驾驶室及相关零部件仿真与分析。的异常振动，其中方向盘是驾驶员直接接触的零件，其振动能量直接传递到

5、驾驶员的手和胳膊等部位，影响驾驶员的健1试验测试与诊断[1][2]康和情绪。怠速是汽车常用工况，因此，怠速方向盘抖动是必须控制的NVH问题。振动控制一般有两个方面：控1.1方向盘振动测试制振源和控制振动响应端的响应特性。对于方向盘来说，振样车怠速时发动机转速为850r/min左右，开启空调后转源来自于发动机、重要附件、传动系统和路面等，一般控制速升高到940r/min左右。样车所装备发动机为直列四缸柴油[3][4]难度较大。轻卡转向系统结构普遍简单，从改变转向系统结机，此类发动机活塞往复运动的二阶惯性力是主要外力，构入手，是控制方向盘振动的有效而简捷的方法。空调系统装备10缸定排

6、量压缩机，活塞对向布置，其主要激励力是活塞往复运动的一阶惯性力，压缩机与发动机曲轴速作者简介：王红，就职于广州工程技术职业学院。比是1.22，因此，压缩机的主要激励力相对于发动机阶次是2017年第18期王红：某轻卡方向盘怠速抖动控制研究199[5][6][7]12.2阶。验方法采用锤击法。在方向盘上布置7个三向加速度传首先定义方向盘坐标系，定义盘面中心点为坐标原点，感器，如图4所示，在转向柱管上布置5个三向加速度传感前方12点钟方向为X轴（与方向盘面平行），Y轴与整车坐器。力锤的激励点选择在转向柱管靠近方向盘坐标原点位置，标系Y轴平行，指向左侧，Z轴垂直于X、Y轴组成的平面。测得

7、各个测点的频率响应函数后，计算获得转向系统第一阶在方向盘坐标系原点处布置三向加速度传感器，如图1所示。模态频率为31.6Hz，如图5所示。测量怠速开空调工况方向盘振动频谱图，图2所示为Y向测试结果，其它两个方向与Y向相似。图4转向系统模态测试传感器布置转向系统第一阶模态频率与怠速开空调时发动机二阶激图1方向盘处振动加速度传感器布置励频率非常接近，由此判断方向盘异常振动原因为发动机二振动峰值频率为31.3Hz，与发动机二阶激励频率重合。阶激励引起转向系统共振。根据空调压缩机速比及缸