基于某車型換擋搖臂支架NVH性能優(yōu)化研究

郭楊 王濤 冉立

華晨鑫源重慶汽車有限公司工程研究院 重慶市 401329

1 引言

一般手動(dòng)擋車型的換擋桿通過(guò)換擋拉線與變速器上的換擋搖臂相連接，因此由它帶來(lái)的振動(dòng)噪聲問(wèn)題日益被重視，換擋桿振動(dòng)問(wèn)題一般來(lái)源于動(dòng)力總成及其附件通過(guò)換擋拉線傳遞的激勵(lì)，作用在換擋球頭，其性能直接影響換擋的平順性、操縱穩(wěn)定性和舒適性等，本文以某款手動(dòng)擋樣車車型換擋桿發(fā)麻，振動(dòng)大，隔振感差，通過(guò)對(duì)換擋搖臂支架NVH性能優(yōu)化研究為例，為解決類似問(wèn)題提供參考。

2 問(wèn)題描述

通過(guò)對(duì)某款手動(dòng)擋試制樣車進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，在怠速空擋踩油門及各擋位加速工況下，儀表顯示常用轉(zhuǎn)速在1900rpm左右換擋桿發(fā)麻，振動(dòng)量大，隔振感差。此問(wèn)題影響舒適性及整車換擋桿品質(zhì)，不可接受。

3 試驗(yàn)部分

測(cè)試前需準(zhǔn)備LMS test.lab數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、傳感器、力錘等。本次試驗(yàn)分為三擋加速、力錘敲擊兩部分試驗(yàn)，三擋加速用 Signature Testing – Advanced模塊采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行整車車內(nèi)換擋桿振動(dòng)測(cè)試，力錘敲擊試驗(yàn)采用Structures Acquisition Testing-Impact模塊，進(jìn)行換擋搖臂支架頻響測(cè)試。

4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

通過(guò)三擋全油門加速動(dòng)態(tài)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果如下圖所示：

如圖1所示在轉(zhuǎn)速1975rpm左右，頻率在65.8Hz換擋桿振動(dòng)大，振動(dòng)量相對(duì)其它轉(zhuǎn)速偏高。通過(guò)以上的試驗(yàn)結(jié)果與主觀評(píng)價(jià)的感受一致基本相符合，結(jié)合測(cè)試分析在轉(zhuǎn)速1975rpm的峰值主要由二、四階次貢獻(xiàn)。其中二階貢獻(xiàn)最明顯，一般根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)而言，受二階貢獻(xiàn)較大一般來(lái)源于動(dòng)力總成，通過(guò)樣車排查傳遞路徑分析換擋桿是通過(guò)換擋拉線一端連接在變速器端換擋搖臂支架上，另一端是與換擋桿支座相連，換擋搖臂支架太薄配重質(zhì)量與中心距離較長(zhǎng)無(wú)隔振措施，受動(dòng)力總成的激勵(lì)，很容易被激勵(lì)引起支架共振通過(guò)換擋拉線連接到換擋桿支座引起換擋桿異常振動(dòng)發(fā)麻。

基于以上初步分析，現(xiàn)對(duì)換擋搖臂支架進(jìn)行力錘敲擊試驗(yàn)測(cè)試換擋搖臂支架的頻響函數(shù)FRF為65.8Hz，根據(jù)頻率階次，計(jì)算出轉(zhuǎn)速約為1975rpm，與動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果和主觀評(píng)價(jià)高度一致相符合。

圖3 全油門加速支架優(yōu)化后振動(dòng)頻譜瀑布圖

圖4 全油門加速支架優(yōu)化后換擋桿振動(dòng)總級(jí)及階次曲線圖

針對(duì)問(wèn)題現(xiàn)象有以下優(yōu)化方案措施：（1）提高換擋搖臂支架的固有頻率；（2）更改換擋搖臂支架結(jié)構(gòu)；（3）采取換擋搖臂支架隔振相應(yīng)措施。

本文結(jié)合生產(chǎn)制造成本及時(shí)間周期等因素采用的是提高加強(qiáng)換擋搖臂支架的固有頻率。

5 試驗(yàn)方案驗(yàn)證

現(xiàn)對(duì)原狀態(tài)換擋搖臂支架進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)提高支架固有頻率，力錘敲擊試驗(yàn)測(cè)試換擋搖臂支架優(yōu)化前后的頻響函數(shù)FRF，其試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果如下圖所示：

由圖2優(yōu)化后支架頻率為113Hz，相比原狀態(tài)換擋遙臂支架固有頻率提高47Hz。

通過(guò)優(yōu)化后動(dòng)態(tài)測(cè)試三擋全油門加速試驗(yàn)結(jié)果如下圖所示：

如圖3所示，與原狀態(tài)對(duì)比可以看出在轉(zhuǎn)速1975rpm左右，頻率在65.8Hz，換擋桿受動(dòng)力總成的激勵(lì)二階、四階振動(dòng)量明顯減小。

如圖4所示，優(yōu)化后換擋桿Y向總級(jí)及階次振動(dòng)均有所降低，曲線無(wú)明顯峰值，且在轉(zhuǎn)速1975rpm從曲線看出，Y向的總級(jí)原狀態(tài)振動(dòng)量級(jí)相比原狀態(tài)降低0.5g，二階從原狀態(tài)振動(dòng)量級(jí)相比原狀態(tài)降低0.48g， 四階從原狀態(tài)振動(dòng)量級(jí)相比原狀態(tài)降低0.16g，整體效果相比原狀態(tài)都降低顯著，特別是來(lái)源于發(fā)動(dòng)機(jī)二階、四階貢獻(xiàn)明顯降低。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)某車型手動(dòng)擋樣車換擋搖臂支架的優(yōu)化改善了換擋桿NVH性能，換擋品質(zhì)得到提升。在以后開發(fā)車型中，設(shè)計(jì)初期做好NVH性能的把控，為其它車型在后期樣車試制階段過(guò)程中NVH性能調(diào)校優(yōu)化工作提供參考。