某纯电动商用车起步异响诊断与改进.pdf

客 车 技 术 与 研 究第 期 .收稿日期:第一作者:孔令安()男工程师主要从事车辆综合性能研究与提升、主观评价及疑难问题攻关工作:.通讯作者:张忠东()男硕士主要从事车辆 研究与性能提升工作:.某纯电动商用车起步异响诊断与改进孔令安 吴洪亭 张忠东 孟国庆 位 华(.中通客车股份有限公司 山东 聊城 .山东省新能源客车安全与节能重点实验室 山东 聊城)摘 要:针对某纯电动轻型商用车起步异响的问题对起步过程中的车内噪声及传动系统振动进行测试和分析排查原因并确定异响源然后通过改进结构解决该问题关键词:纯电动商用车 起步异响 测试诊断中图分类号:文献标志码:文章编号:()(.):.:车辆在使用过程中的各种异常噪声已成为消费者购车时的主要关注点之一 某款纯电动轻型商用车在可靠性试验中发现该车在行驶 后车辆起步阶段出现“咯噔咯噔”短暂异响影响驾乘人员体验 本文针对该问题进行测试分析对各测点振动信号进行优先级排序从而确定最高级的振动点并提出相应的解决方案 经试验验证有效解决了该车型出现的起步异响问题 主观感受某车试验时主观感受结果如下:车辆起步阶段后桥位置发生异响表现为短暂“咯噔”声发生在长时间驻车后前进或倒车起步、前进制动后倒车起步及倒车制动后前进起步工况 前进制动后前进起步、倒车制动后倒车起步时无异响 故怀疑异响与齿轮啮合面切换相关 问题诊断本车异响为短暂异响无法从主观感受和阶次、加速度幅值、振动频率等客观数据方面直接确定异响源因此采用振动传递优先级排序的方法确定异响源位置 振动传递路径分析基本理论在异响源排查过程中需要对各点振动信号的优先级进行排序从而确定最高级的振动点和传递路径 希尔伯特变换法在确定测点之间的优先级排序上效果较好因此本文采用此方法来判断振源和传递路径在优先级最高的节点或部件上着手改进基于 年的研究成果对于连续时间实信号()其希尔伯特变换()定义为()()()()对于实信号()经希尔伯特变换后为()则定义解析信号()为()()()()对于解析信号()其实部()和虚部()互为希尔伯特变换对:()()()()()()如果设两个信号之间的传递函数为()()()则它可视为一个解析信号其实部和虚部也应互为希尔伯特变换对:()()()()()()本文在分析中借助解析信号的定义和希尔伯特变换的特点对输入信号进行因果关系检查和排序运用优先级排序法的目的在于判断两个测点的信号之间是否存在真实的传递关系两个信号()和()可构成两个传递函数()和()其中()表示()到()的传递函数()表示()到()的传递函数 它们包含实部和虚部均可看作一个解析信号 假如在某一频段上()的实部和虚部满足式()则证明在此频段上()对()具有线性影响即信号()优先级高于信号()即可理解为信号从()传递至信号()以()表示传递函数实部()的希尔伯特变换其计算公式为()()()假设()为真实传递函数则:()()()()()()基于上述理论可以得到振动优先级排序方法如下:为了能够快速、直观地判断将公式转换成图形以频率 为自变量将传递函数的虚部()和其实部的希尔伯特变换()作为因变量显示在一张图像上观察两条曲线的变化趋势和贴合程度可以快速地检验传递函数的正确性判断出振动传递的优先级 变化趋势一致、贴合度高则说明传递方向正确变化趋势相反、贴合度差则说明传递方向错误 方法验证为验证该方法的可行性在一条型钢上分别布置两个加速度传感器在其中一个传感器旁边进行敲击(如图 所示)采集并计算两个测点间的传递函数曲线()及()采用上述振动优先级排序方法 用 式()分 别 计 算 实 部 的 希 尔 伯 特 变 换()及()并与对应的虚部()及()进行曲线对比如图 和图 所示图 验证试验示意图图 测点 至测点 传函变换对比图图 测点 至测点 传函变换对比图图 中两条曲线趋势相同说明传递方向正确图 中两条曲线趋势相反说明传递方向错误 依据振动优先级排序方法理论可判定振动由测点 传至 第 期 孔令安 吴洪亭 张忠东 等:某纯电动商用车起步异响诊断与改进测点 与图 测试情况的理论判断一致说明该方法有效 在实际测量中由于随机信号的干扰两条曲线不可能完全重合或相反只需趋势大致相同或相反即可 实际问题的测试与计算该车采用的是电机横置、直连减速器的布置方式传动系统相对简单 基于该问题现象关注重点放在减速器与轮端两处位置主观上无法分辨异响源位置 基于 测试系统采集后轮附近和变速器上的振动数据通过对数据特征进行分析找出异响问题发生的具体位置主要测点定为:轮心、主减速器、电机 取右侧轮心、主减速器和电机 个测点之间的传递函数()用式()分别求得各()实部的希尔伯特变换()并与对应的虚部()进行曲线趋势对比结果如图 所示 图 中两条曲线趋势大致相反图 中两条曲线趋势大致相同可判断振动传递优先级排序为轮心位置高于电机位置 同理可以判断振动优先级排序为轮心位置高于主减速器位置主减速器高于电机位置 综上在优先级排序中轮心位置的振动优先级最高图 电机至轮心传函变换对比图图 轮心至电机传函变换对比图图 主减速器至轮心传函变换对比图图 轮心至主减速器传函变换对比图图 电机至主减速器传函变换对比图图 主减速器至电机传函变换对比图 结构诊断考虑到轮心区域主要为半轴端与轮毂轴配合因此以半轴和轮毂轴的配合位置作为结构对象进一步分析 由于半轴与轮毂轴间是靠花键传递扭矩花键配合必然存在间隙车辆前进和后退时切换啮合齿面半轴与轮毂轴间必然存在小范围的相对转动客 车 技 术 与 研 究 年 月本车轮端半轴与轮毂轴连接结构如图 所示由于紧固螺栓的轴向拉力会造成半轴与轮毂轴存在轴肩位置的直接接触面及垫片与轮毂轴间的间接接触面这两处位置存在较大静摩擦力轮毂轴与半轴间无相对转动 这与花键连接结构存在的齿轮间隙存在矛盾 因此该半轴与轮毂轴紧固方式存在设计缺陷是造成该异响的直接原因 松动图 中紧固螺栓使垫片与轮毂轴间出现间隙(摩擦力为)进行车辆起步试验发现该异响消失确认该异响问题确为此设计缺陷造成图 半轴与轮毂轴连接结构示意图因此推测该起步异响起因如下:当驱动扭矩大于最大静摩擦力矩时半轴与轮毂轴发生相对转动可能是齿轮啮合面相互敲击产生异响也可能是摩擦面应力释放造成异响 为确定异响发生的具体原因对轮端结构进行拆卸排查 问题诊断将问题车辆轮毂轴及半轴进行拆卸发现:图 中的花键啮合位置无碰撞痕迹图 中的垫片与轮毂轴接触侧表面存在划痕 基于此可判定该异响是由于半轴与轮毂轴发生相对转动时摩擦面的应力释放造成 改进方案及效果综上制定了 个改进方案可任选其一)方案一:在半轴与轮毂轴间摩擦面(图 中的接触面)加高分子耐磨垫片使车辆起步时允许半轴与轮毂轴间有小范围的相对转动)方案二:螺栓拉紧垫片增加限位凸台保证垫片与轮毂轴原接触面留有 间隙用于相对运动如图 所示图 轮端固定螺栓垫片优化结构)方案三:延长半轴花键段长度将原螺栓固定改为防松螺母固定如图 所示 螺母紧固后敲击螺母翻边使其变形后卡入半轴卡槽以起到防松效果图 改进方案三示意图将上述 个方案进行实车验证 个方案均可解决问题 其中方案一耐久性欠佳 后问题复现拆车检查发现垫片磨损严重方案二中螺栓紧固垫片与轮毂轴间存有间隙导致螺栓有脱落风险经评审后放弃方案三虽然需要更改半轴结构但是耐久性及安全性均可满足需求 故最终确定采用方案三处理该问题 结束语针对某轻型商用车起步异响的问题本文对该噪声产生的原因进行了排查、分析基于 .及西门子数据采集前端对起步过程中的车内噪声及传动系统振动进行测试和分析确定了异响源通过 第 期 孔令安 吴洪亭 张忠东 等:某纯电动商用车起步异响诊断与改进设计连接件优化装配结构解决了该问题参考文献:王志亮.汽车 性能设计与控制.北京:机械工业出版社:.庄明惠.汽车产品可靠性工程及其构建.中国汽车制造():.颜天晓杨勋雷陈展宏.乘用车转向异响问题研究.时代汽车():.张廷雷鲁志远赵乃博等.乘用车起动异响的分析及研究.小型内燃机与车辆技术():.杨诚胡美龙.基于希尔伯特变换的信号优先级排序法在车内异响源识别中的应用.噪声与振动控制():.刘习军贾启芬张文德.工程振动与测试技术.天津:天津大学出版社:.张忠东王珂刘鑫明.客车外后视镜振动研究与改进.客车技术与研究():.李占江.纯电动汽车传动系统冲击抑制控制.长春:吉林大学.谭祥军.从这里学 旋转机械 分析与 分析.北京:机械工业出版社:.刘力袁英强.螺纹连接防松技术研究综述.现代城市轨道交通():.广告目次招商局检测车辆技术研究院有限公司(封面)中车时代电动汽车股份有限公司(封二)客车技术与研究理事会名录(封三)期刊信息(封底)比亚迪汽车工业有限公司(前插一)北京福田欧辉新能源汽车有限公司(前插二)厦门金龙联合汽车工业有限公司(前插三)成都客车股份有限公司(前插四)公益广告(后插一)宇通客车股份有限公司(后插二)中通客车股份有限公司(后插三)厦门金龙旅行车有限公司(后插四)客 车 技 术 与 研 究 年 月