汽車底盤異常振動故障的分析研究

趙妍

摘要：汽車的振動問題是評估車輛性能的一項重要參考標準，若汽車存在隱患，不單單會影響汽車的正常行使，還不利于保障乘客及駕駛員的人身安全。介紹了汽車底盤故障分析方法及流程，對引發(fā)客車底盤異常振動故障的各個因素展開深入而全面地剖析，比如車輪振動異常、發(fā)動機振動異常等。最后在結合前文分析的基礎上，面向汽車底盤振動異常這一問題創(chuàng)建了一個較為嚴謹合理的分析流程體系，以此更準確、更有效地找出造成汽車振動異常的主要原因。

關鍵詞：汽車底盤；異常振動；故障分析

中圖分類號：U4631文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.05.002

1發(fā)動機振動故障分析

在汽車振動方面，發(fā)動機激勵發(fā)揮著不可或缺的重要作用。其實，所謂的發(fā)動機激勵即指的是曲柄連桿體系和源于汽缸的氣體壓力通過不間斷的往復運動而形成的一種慣性力，其振動通常被人們分為兩種：一種是內部振動，另一種是外部振動。一旦發(fā)動機發(fā)生振動，那么和其相連的零件及其周圍系統亦會出現振動現象，以此使得車量平順性變差，另外，長此以往會影響系統綜合性能，不利于延長其使用周期。本文認為導致發(fā)動機發(fā)生振動問題的主要原因有下述七點：

（1）曲軸或者飛輪未保持良好的平衡狀態(tài)；

（2）發(fā)動機腳磨損；

（3）活塞和缸壁之間所形成的空隙超出允許值；

（4）因部分汽缸未成功發(fā)火而引起振動；

（5）由于機身缺乏足夠的剛性而造成內力矩輸出，以此產生彎曲振動問題；

（6）因動力總成懸置參數設定的不科學而產生耦合振動問題；

（7）因汽車在正常運行過程中突然提高速度或者緊急剎車時所形成的慣性力而造成縱向振動。

發(fā)動機在處于正常運轉狀態(tài)時難免會受到激振力或者其他沖擊力的影響，加之沖擊突然形成，且整個過程時間不是很長，因此產生的振動現象會因阻尼的存在而逐步消失。由此可知，發(fā)動機所產生的穩(wěn)態(tài)振動問題主要源于不同類型的激振力和力矩，比如汽缸內所產生的氣體壓力等。

需要注意的是，發(fā)動機因運轉而形成的抖動力亦會引起振動問題，除此之外，發(fā)動機驅動零部件的過程中亦容易出現振動現象。

2動力傳遞系統振動故障分析

動力傳遞系統在保持汽車正常運轉方面發(fā)揮著不可或缺的重要作用，它主要由變速箱、萬向節(jié)、后驅動橋等相關部件構成，其主要功能在于將由發(fā)動機產生的功率直接傳輸于車輪，以此確保汽車正常行使。本文認為造成動力傳動系統發(fā)生振動的主要原因有五個。

（1）齒輪嚙合不嚴密。無論是變速箱還是分動器等相關設備，它們均使用了大量的齒輪裝置，其主要功能均是依托于各類齒輪的緊密嚙合而實現的，不過受各種因素的影響，各齒輪之間難免會出現嚙合不良的問題，繼而引發(fā)振動現象。

（2）因傳動軸的質心未和旋轉中心線相重疊處于失衡狀態(tài)而導致的振動問題。作為高速旋轉系統中不可或缺的主要構成部件，若傳動軸的質心沒有和旋轉中心線相互重疊，那么就會形成離心力，此時振動即會通過離心力傳輸至車體。

（3）部件模態(tài)頻率。若受外界環(huán)境影響而形成的激勵頻率和傳動系統的固定頻率保持高度一致，那么就會出現系統共振現象。

（4）受不等速萬向節(jié)等因素的影響，車輛在行駛過程中被動傳動軸就會出現二階振動問題。如果軸系選取了傳統的十字軸式剛性萬向節(jié)進行連接，那么因被動傳動軸所形成的角速度不統一，繼而引發(fā)二階振動問題。

（5）系統內部的各總成固定不牢固。其具體表現為發(fā)動機或者傳動軸等相關系統、附件的固定螺栓出現磨損或者存在松動的跡象等。

其實，在實際運作中，變速箱和發(fā)動機不契合、傳動軸在運行過程中所形成的夾角過大、安裝工作不完善等亦會引起動力系統振動。

3輪胎振動故障分析

當汽車在保持正常行駛狀態(tài)時，輪胎急速轉動而形成的激振亦能夠引起車輛振動。眾所周知，車輪的轉動頻率主要取決于車速的快慢，輪胎出現振動是因為輪胎不平衡振動的頻率和其固有頻率相重疊。本文認為下述四點可造成輪胎振動。

（1）輪胎自身原因。

①胎壓過高；

②各輪胎間胎壓不同且偏差較大；

③尺寸不統一；

④質量不統一；

⑤輪胎剛度不均勻。

（2）車輛四輪定位系統所選取的參數不科學。當處于急速運轉時無法直線行駛或者無法自行回正，同時能夠明顯地感到方向不穩(wěn)。

（3）輪胎存在異常磨損等相關問題。

（4）車輪未安裝妥當會使其出現明顯的徑向跳動問題。

4排氣系統振動故障

排氣系統性能的高低會對汽車行駛產生尤為重要的影響。它主要由Y型管、催化器以及消聲器等部件構成，其具體構成可參考圖1。

根據圖1能夠了解到，排氣系統和車體之間是依托于掛鉤進行連接的，所以其振動會利用掛鉤傳輸至車體。其實，一旦排氣系統產生振動，不單單會對汽車底盤產生影響，亦會對整個車體的運行產生能影響。本文認為造成排氣系統發(fā)生振動的主要原因有四個。

（1）排氣管道設計不科學。

①過渡圓弧不夠大；

②變截面積的規(guī)劃不科學；

③排氣管道使用了相對較多的彎曲系統。

（2）消聲器的裝設與尾管長度不匹配。

（3）排氣管壁相對較為粗糙，管口處分布著一些雜物，使得流體和管壁間的摩擦力進一步增大。

（4）掛鉤的安裝部位、布設數量和車體未科學連接。

5建立底盤振動故障分析流程

要想更快速、更精準地找出導致底盤異常振動的主要原因，本文認為可采用排除法，首先將嫌疑最大的系統或者附件進行排除。我們都知道，汽車底盤主要由四部分附件構成：一是傳動系統；二是制動系統；三是行駛系統；四是轉向系統。它們之間是否配合良好、銜接完美將會直接影響到汽車性能，其中任何一個系統出現問題，汽車均不可正常運行。因此，要想快速、準確地找出導致底盤異常振動的主要原因，那么首先需要從上述四個系統入手進行檢查，另外需要注意一點，發(fā)動機形成的激勵亦能夠通過相關部件傳輸至底盤，以此引起底盤振動異常。其中底盤振動故障分析流程可參考圖2。

在分析汽車行駛狀態(tài)下底盤異常振動現象時，首先應通過以上故障診斷方法及流程初步判斷底盤異常振動原因，再根據主要相關試驗分析結合以上故障診斷結果，找出導致底盤異常振動的真正原因。

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