汽車NVH常見問題分析及故障診斷思路(三)

◆文/江蘇 高惠民

(接2020年第9期)

使用振動儀和聲級計預測振動和噪聲的發(fā)生源，然后通過頻率分析儀獲得頻譜圖，就很容易找到振動和噪聲的原因。用儀器測量不僅僅是為了查找振源，而且能用數(shù)值顯示振動和噪聲量級，比運用五官感覺法進行主觀評價更準確，這一方面能起到用更準確的標準數(shù)據(jù)核對維修效果，另一方面向客戶展示詳實的車況資料會有說服力。

隨著數(shù)字信號處理技術的飛速發(fā)展,為振動噪聲源識別帶來不錯的信號分析方法，頻率分析儀就是將實車采集到的振或噪聲的時域信號X(t)經(jīng)傅里葉變換，變成以頻率為自變量的函數(shù)X(f)，為振動和噪聲提供頻譜分析。汽車上許多組件的參數(shù)(如發(fā)動機轉(zhuǎn)速、車輛速度、齒輪嚙合頻率、車身及零部件的固有頻率)都有一個頻率的峰值并圍繞著一個特定值分布，這個最高頻率通常與振源的頻率階數(shù)吻合。如果通過計算發(fā)現(xiàn)的頻率與通過儀器測量這些組件發(fā)現(xiàn)的頻率相匹配，那么產(chǎn)生該特有頻率的物體就是產(chǎn)生振動或噪聲的振源。圖29表示出了常見汽車振動與噪聲問題的頻率范圍。

逐一消除可能的振動源。通過一些作業(yè)把振動和噪聲的原因限定在很小范圍內(nèi)。然而，在現(xiàn)實中要想把振源逐一地都消除是件不容易的事，要想完全消除更是不可能的。所以通過駕駛試驗逐一消除可能的振動源。具體的有以下幾種常用方法，如圖30所示。

圖29 汽車振動與噪聲問題頻率范圍

圖30 消除汽車振動源的常用方法

舉起車輛在拆掉輪胎情況下驅(qū)動車輛；取下排氣管的O型圈；在消聲器尾管是再加一個消聲器，消除排氣時的噪聲；依次去掉能驅(qū)動發(fā)動機輔助設備的驅(qū)動皮帶。

3.振動與噪聲的修理

(1)減小激振力。如圖31所示，處理振動和噪聲的最好方法是消除或減小激振力(振源)。但是，如上所述有些激振力是很難減小的，例如汽車行駛時，發(fā)動機旋轉(zhuǎn)扭矩變換產(chǎn)生的振動，徹底消除輪胎不平衡性，這些都不可能。取而代之的最有效方法就是使不平衡性減小到某一程度，以至不再感覺到振動和噪聲。

(2)防止共振。降低共振程度或使共振點移到穩(wěn)定速度范圍的外面。按照如圖32所示方法可以改變共振點，因為在振動系統(tǒng)剛體上安裝質(zhì)量阻尼減振器或動態(tài)阻尼減振器，改變剛體的質(zhì)量和剛度以改變剛體的固有頻率，防止剛體共振。并且較大地減小剛體的振動幅值，其作用如圖33所示。

圖31 減小汽車振動力的方法

圖32 改變汽車振動組件共振點方法

圖33 阻尼減振器作用示意圖

剛體的共振頻率、固有頻率與阻尼的關系可以用式2和式3表示：

一般說來，動態(tài)阻尼器的固有頻率應該與剛體的固有頻率相同。動態(tài)阻尼器的固有頻率的設定是通過調(diào)整彈簧剛度和剛體質(zhì)量來實現(xiàn)的，這與質(zhì)量阻尼器的原理一樣。但是，還有些其他情形，使共振點發(fā)生變化和零件緊固不足產(chǎn)生的振動有關系。

(3)減小振動的傳遞。通過用隔振橡膠可防止車輛振動的傳遞，如圖34所示。應用于發(fā)動機懸置、車身懸置和懸置套筒。隔振橡膠具有：①極大的阻尼力，它能降低低頻的巨大振動，如起動時的振動。②彈簧剛度小，它降低了低頻的細微振動，如發(fā)動機怠速振動。但是，阻尼力與彈簧剛度成反比，既要隔振橡膠必須足夠的軟，而又不能改變它的硬度。選擇合適的形狀和材料必須把這些特性綜合考慮進去，應用不同的發(fā)動機懸置，如開口的柱狀懸置、橡膠液力懸置。同時在維修工作中，還要對懸置件的連接和橡膠老化情況進行檢查。

圖34 減小振動傳遞的隔離橡膠組件圖

(4)隔離部件的振動和噪聲。如圖35所示，通過隔聲板降低振動元素(音源)的車身板料的振動，隔振材料包括：內(nèi)層涂層、瀝青紙氈、夾層板、抑制型樹脂板等等，如將瀝青紙氈粘接在地板上，達到防止車身地板振動的目的。隔聲板也用于隔音(空氣傳音)，音調(diào)高的振動噪聲很容易被隔離。對于高頻聲波采用吸音材料來吸收空氣傳音，降低音量水平，吸音材料具有高透過性、多孔的物質(zhì)，如玻璃棉、毛氈、聚氨脂泡沫等。對于低頻聲波，采用較厚的材料更為有效，如圖36所示。

圖35 隔聲材料隔離空氣傳音

圖36 隔聲材料厚度與隔聲效果圖

(5)風噪聲源查找。在風噪聲排除過程中，噪聲調(diào)查(找出噪聲源)是關鍵工作。找出風噪聲源的方法可概括為：聽覺確定噪聲的類型和方向；視覺檢測零件之間的縫隙或間隙；功能件進行工作時，檢測噪聲的變化；推入或拉出零件時，檢測噪聲的變化；用粘膠帶法可以縮小上述1～4種方法找到噪聲源范圍。

①用聽覺檢查噪聲類型和方向，如圖37所示，通過路試車輛確定噪聲源的位置，用聽力檢查噪聲類型和方向。

②視覺檢查來自車身表面的臺階、縫隙或其他輪廓的噪聲，如圖38所示位置。通過目視檢查噪聲是來自車身表面的臺階、縫隙或其他輪廓，確定噪聲源區(qū)域，如圖39所示。

③使用功能件時，檢查噪聲差異，如圖40所示。用聽覺和視覺檢查過后，使用功能件，例如改變發(fā)動機罩和大燈之間的間隙(調(diào)整發(fā)動機罩減振墊高度)、折疊后視鏡、拉出天線柱等功能部件的狀況發(fā)生變化，檢查車輛行駛時的噪聲差異。

圖37 聽覺檢查風噪聲類型和方向

圖38 視覺檢查來自車身表面風噪聲的可疑位置示意圖

圖39 各種類型風噪聲檢查方法

圖40 使用功能件檢查風噪聲的方法

④推拉零部件檢查噪聲的差異，如圖41所示。采用這種方法目的類似于上述的功能件檢查方法，但這種方法只適用于內(nèi)部件，主要用在簧片噪聲和漏氣噪聲的檢查。

圖41 推拉零部件檢查風噪聲方法

圖42 使用粘膠帶檢查風噪聲的方法

⑤用粘膠帶檢查噪聲的差異，如圖42所示。這種方法的目的是逐個把可能發(fā)出的噪聲源隔離開，如果用粘膠帶能把噪聲止住，則說明此處即為噪聲源。常用于多數(shù)風噪聲檢測，但風顫振噪聲檢測除外。

⑥噪聲源查找程序根據(jù)噪聲區(qū)域和噪聲類型的變化，使用如圖43給出的指令號碼，可在短時間找出問題原因。

(6)風噪聲修理。根據(jù)風噪聲出現(xiàn)的部位和條件采取適當?shù)呐懦胧┮裱_保修理方法是長期有效的；且不能影響零部件的正常功能；修理處要有一個良好的外觀的原則。修理方法如下：

圖43 使用程序指令號碼檢查風噪聲區(qū)域和類型圖

圖44 使用海綿填料用于零件之間縫隙密封性

①使用海綿填料，如圖44所示，來提高邊緣張緊性和氣密性。主要用于零件間的縫隙中，在一定范圍上提高表面壓力。

②用丁基膠帶防止空氣進入大燈蓋密封處，如圖45所示。丁基膠帶使用除前、后擋風玻璃外，其他零部件都可以用它密封。

圖45 使用丁基膠帶維修簧片風噪聲示意圖

③用擋風玻璃專用丁基膠除防止空氣進入前立柱，還可以用于安裝擋風玻璃，使擋風玻璃嵌條邊緣不再振動，如圖46所示。

圖46 使用擋風玻璃丁基膠安裝前后擋風玻璃示意圖

圖47 使用裝配調(diào)整方法防止車門漏氣風噪聲示意圖

④根據(jù)修理手冊進行裝配調(diào)整，如圖47所示。

⑤校正零部件總成故障，如圖48所示，但要小心操作以免損傷車身或其他零部件。

⑥更換零件，改變氣流(消除噪聲)，如圖49所示。

圖48 校正故障零部件消除風噪聲示意圖

圖49 更換消除紊流風噪聲方法 (未完待續(xù))