某輕型貨車方向盤抖動問題研究

某輕型貨車方向盤抖動問題研究

摘要：結(jié)合當(dāng)前我國道路交通運輸工具的實際情況來看，輕型貨車在貨物運輸方面占有著十分重要的地位，駕駛員在駕駛輕型貨車時，最常接觸的機械器件為方向盤，因此，方向盤的質(zhì)量以及性能直接影響了貨車的安全性能，基于此，本文以某輕型貨車為例，研究了其方向盤的抖動問題，希望能為輕型貨車的未來發(fā)展與使用帶來啟示。關(guān)鍵詞：輕型貨車；方向盤抖動；車輛故障；發(fā)動機前言：眾所周知，輕型貨車的方向盤是駕駛?cè)藛T直接接觸的機械設(shè)備之一，因此，方向盤在行駛過程中的抖動問題會直接影響到貨車行駛的安全性以及駕駛舒適性。結(jié)合輕型貨車的駕駛情況來看，在運行怠速過程中，常見的激擾源為發(fā)動機運行過程中產(chǎn)生的振動問題，尤其是在城市道路中，由于交通擁擠以及紅綠燈等問題，導(dǎo)致輕型貨車在行駛過程中需要較為頻繁的停車啟動，因此發(fā)動機的振動如果對車身影響過大，會直接導(dǎo)致駕駛員無法專心行駛，嚴重情況下可能會引發(fā)安全事故。1.案例概況本文以某輕型貨車為研究對象，通過貨車行駛者的主觀描述發(fā)現(xiàn)，輕型貨車在運行過程中方向盤存在有怠速抖動的情況，根據(jù)對貨車的持續(xù)跟蹤調(diào)查結(jié)果來看，此輕型貨車方向盤抖動較為異常并且明顯，在其抖動情況為0.5m/s2~1.5m/s2之間當(dāng)抖動到達1.5m/s2時，會直接影響到駕駛?cè)藛T的駕駛安全性以及舒適性。在對此輕型貨車開展實驗工作時，隨機抽取六臺同型號的車輛作為樣本進行分析，發(fā)現(xiàn)在六臺車輛中其中有三輛車方向盤存在狀態(tài)不佳的情況，兩臺車的車輛狀態(tài)較好，只有一輛車狀態(tài)良好，因此此可知此型號輕型貨車具有方向盤怠速震動問題，需要對此進行優(yōu)化改進。2.原因分析2.1潛在原因分析結(jié)合此型號車輛的實際情況，在試驗過程中，將有可能導(dǎo)致車輛方向盤振動的潛在因素進行一一羅列，根據(jù)羅列內(nèi)容對車輛開展檢測工作，具體測試情況如表1所示。表1：測量方向盤抖動原因及測試結(jié)果通過上表內(nèi)容可知，此六輛同型號車輛的統(tǒng)一問題為車輛自身轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模態(tài)過低，導(dǎo)致與發(fā)動機在怠速狀態(tài)下激振頻率過于接近，最終產(chǎn)生振動耦合現(xiàn)象。3.改進措施3.1方向盤抖動問題總結(jié)通過對此型號車輛的實驗活動，對此車輛方向盤抖動問題進行總結(jié)，首先，導(dǎo)致此型號輕型貨車產(chǎn)生方向盤抖動的原因在于車輛自身剛度的限制，此種情況在平頭貨車中普遍存在，其次車輛自身的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)CAE應(yīng)該放置在車身環(huán)境當(dāng)中，尤其是車身剛度較小的車輛，否則便會產(chǎn)生較大的誤差。由于該車輛的開發(fā)工作基本上已經(jīng)完成，無論是模具還是工裝已經(jīng)完成定型工作，此時將車輛的整體結(jié)構(gòu)進行改變會導(dǎo)致車輛制造成本增加，因此車輛方向盤的抖動問題很難從源頭上解決，只能通過采取其他方法，降低車輛方向盤的抖動量，提高駕駛?cè)藛T的主觀感受。3.2改進措施根據(jù)上述內(nèi)容可知，想要有效解決此型號輕型貨車方向盤抖動問題，可以通過提高車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模態(tài)來降低車輛方向盤的抖動，具體可以通過以下三種方式進行。首先提高輕型貨車的方向盤質(zhì)量與模態(tài)，促使方向盤抖動情況減弱，提高駕駛?cè)藛T的主觀體驗，其次將貨車的方向盤進行輕量化改進，此型號貨車的方向盤原設(shè)計重三千克，可以適當(dāng)減輕兩百克，或者將車輛方向柱支架加強，能夠有效改善車輛方向盤的抖動情況，最后可以通過增加方向盤與橫梁局部厚度的方式，提高模態(tài)，促使車輛方向盤抖動問題減輕。因素序號因素描述目標(biāo)值實測值是否合格1車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的模態(tài)過低，與發(fā)動機的怠速激振頻率過于接近，振動耦合。32Hz以上23.7~25.3Hz（不同位置測量數(shù)據(jù)不同）不合格2動力總成懸置匹配不好，隔振量低，發(fā)動機傳遞到車身振動過大20dB橫向縱向數(shù)據(jù)都正常合格3發(fā)動機怠速時轉(zhuǎn)速不一致700rpm（誤差不超過50）700rpm（誤差不超過10）合格4轉(zhuǎn)向管柱里的軸承間隙過大摒棄不一致軸向：小于0.2mm徑向：小于0.1mm軸向：小于0.1~0.2mm徑向：小于0.1~0.2mm合格5轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的擰緊力矩不到位符合工藝文件符合合格6管柱與方向盤花鍵之間的間隙間隙小，手感無間隙手感無間隙合格3.3相關(guān)驗證為了確保實驗結(jié)果以及對策準(zhǔn)確性，針對此輕型貨車方向盤抖動問題開展驗證工作，通常為輕型貨車采用四種類型（四種類型）方向盤的方式，測試輕型貨車系統(tǒng)模態(tài)與振動情況，具體測試結(jié)果如下表所示。表2：四種類型方向盤的振動測試情況測試序號方向盤種類固有頻率重量振型振動值1A36.2Hz1.5Kg前后點頭0.45m/s22B33Hz2.5Kg前后點頭0.8m/s23C35.1Hz2.9Kg左右點頭1.1m/s24D30.5Hz3.0Kg前后點頭1.25m/s2通過表2可以發(fā)現(xiàn)方向盤的重量與抖動的強弱成正相關(guān)的關(guān)系。為了進一步分析不同改進措施對方向盤抖動的改善效果，對四種類型方向盤進行減輕兩百克重量和加強方向柱支架的對比測試，其振動情況如下表所示：測試類型原方向盤輕量化方向盤方向柱支架加強的方向盤A1.381.270.5B1.090.990.57C1.411.330.61D1.381.280.68結(jié)合上表內(nèi)容來看，將方向盤輕量化與方向柱支架加強的兩者進行對比發(fā)現(xiàn)，方向柱支架加強的方向盤相較于輕量化方向盤效果較好，與此同時，根據(jù)制造成本以及制造周期等因素，想要降低車輛在怠速期的抖動情況，可以通過加強方向柱支架的方式，有效改善方向盤的抖動情況。結(jié)語：綜上所述，通過某輕型貨車的實驗得知，車輛方向盤抖動問題極有可能是由于車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模態(tài)過低而引起的，以此通常情況下可以采取提高方向盤質(zhì)量，減輕方向盤重量、增強方向柱支架等方法解決抖動問題，通過驗證活動以及經(jīng)濟因素等多方面原因得知，解決此貨車車輛抖動問題最好的方式為增強方向柱支架，筆者結(jié)合自身多年從業(yè)經(jīng)驗，通過此實驗活動的開展得出解決方向盤抖動問題的相關(guān)措施，希望能為我國車輛未來的發(fā)展有所啟示。參考文獻：[1]耿志廣,黃德惠,周強,等.卡車方向盤怠速抖動控制研究[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程,2018(1):82-