某輕型汽車外后視鏡抖動的分析及改進(jìn)

董國友，丁愛峰，華林科

(江鈴汽車股份有限公司，江西南昌 330001)

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某輕型汽車外后視鏡抖動的分析及改進(jìn)

董國友，丁愛峰，華林科

(江鈴汽車股份有限公司，江西南昌 330001)

在分析某輕型汽車外后視鏡在一定轉(zhuǎn)速時抖動的基礎(chǔ)上，提出了設(shè)計改進(jìn)方案，從而消除抖動，為駕駛員提供穩(wěn)定的視野，進(jìn)而提升整車駕駛的安全性。

輕型汽車；外后視鏡；抖動；改進(jìn)措施

0 引言

某輕型汽車(車輛示意圖見圖1)剛投產(chǎn)不久，售后便出現(xiàn)外后視鏡怠速及行駛抖動的問題，造成車輛在怠速及行駛時鏡面晃動量大，模糊不清，影響后方視野，對于駕駛員倒車、變道等影響極大，存在安全隱患。

圖1 車輛示意圖

作者在充分利用試驗、理論分析、試制、改裝等手段后，逐步完成了問題的分析及措施驗證工作，就此進(jìn)行系統(tǒng)的說明。

車輛基本信息如下：

車型：輕型載貨汽車，3 360軸距；

車身型式：非承載式車身；

發(fā)動機：2.8 L四缸柴油發(fā)動機。

1 問題描述

通過走訪4S店回訪客戶，并在廠內(nèi)不斷地進(jìn)行實車試驗，針對該現(xiàn)象進(jìn)行了細(xì)致的觀察，主要表現(xiàn)為：在冷機狀態(tài)下，發(fā)動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在(800±50)r/min時，鏡面抖動嚴(yán)重，繼續(xù)加大油門，超過800 r/min時，抖動立馬消失，后視鏡清晰可見,見圖2。

圖2 轉(zhuǎn)速(800±50)r/min區(qū)間

2 現(xiàn)象分析

根據(jù)試驗發(fā)現(xiàn)，主要從以下方面進(jìn)行了分析：

(1)在車輛靜止定置時，該問題依然存在，基本排除路面激勵及風(fēng)激勵導(dǎo)致的動不平衡(若是，則抖動不會是持續(xù)性，而是間歇性的)；

(2)進(jìn)入特定轉(zhuǎn)速前，未出現(xiàn)該故障；一旦超過特定轉(zhuǎn)速時，該現(xiàn)象也消失，說明外后視鏡與發(fā)動機激勵產(chǎn)生了共振。

3 原因分析

對于整車開發(fā),模態(tài)(結(jié)構(gòu)動力特性)匹配的目的是為了避免耦合系統(tǒng)、子系統(tǒng)和零件之間以及與主要激勵源發(fā)生共振。匹配的原則是：從設(shè)計上保證零件系統(tǒng)模態(tài)頻率不與主激勵頻率相同。

當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速為800 r/min時，對應(yīng)的激勵頻率為：800×2/60=26.7 Hz。

3.1 理論計算

利用CAE軟件對外后視鏡進(jìn)行頻響分析，約束6個方向自由度，并在約束點施加1g加速度激勵(Z向)，分析結(jié)果如圖3—4所示。

圖3 外后視鏡CAE分析

圖4 外后視鏡CAE頻響分析結(jié)果

結(jié)果表明：后視鏡的最大應(yīng)力的模態(tài)頻率為26.57 Hz，與800 r/min時的發(fā)動機頻率基本一致，從理論上解釋了鏡面抖動的原因：發(fā)動機與外后視鏡激勵頻率發(fā)生了耦合，從而產(chǎn)生了共振。

3.2 試驗計算

震動臺的外后視鏡掃頻(0～100 Hz)結(jié)果表明:后視鏡的共振點在26.2～27.7 Hz(見圖5)。二者頻率非常接近，因耦合而產(chǎn)生了共振，導(dǎo)致了鏡面抖動。

圖5 外后視鏡掃頻特性

4 改進(jìn)分案

通過以上分析，基本確定了問題的關(guān)鍵因子，解決的方向就是要避免與發(fā)動機頻率發(fā)生耦合，即提高外后視鏡的固有頻率，主要有以下兩種方法可以實現(xiàn)：(1)減小總成的質(zhì)量；(2)提高總成本體的剛度。

圖6 外后視鏡鏡頭及鏡桿重新設(shè)計

經(jīng)過綜合分析成本、周期及開發(fā)難度，決定減輕質(zhì)量和提高剛度并行：

(1)鏡頭重新設(shè)計，質(zhì)量直接減輕210 g；

(2)鏡桿壁厚由1.5 mm增至2.0 mm，同時小圓鏡位置移至鋼管2/3處，見圖6。

4.1 理論計算

外后視鏡的頻響頻率達(dá)到29 Hz，基本避開了與發(fā)動機怠速時的頻率，見圖7。

圖7 后視鏡的CAE頻響分析(改進(jìn)后)

4.2 試驗計算

震動臺的外后視鏡掃頻(0～100 Hz)表明：后視鏡的共振點在28.1～29 Hz，也避開了耦合頻率，見圖8。

圖8 外后視鏡掃頻特性(改進(jìn)后)

4.3 試驗驗證

經(jīng)過試裝樣車及實車道路駕評，鏡面在怠速及行駛時800～3 500 r/min區(qū)間無抖動現(xiàn)象，視野清晰可見。

5 結(jié)束語

通過CAE分析及試驗對比，合理地選擇鏡頭的質(zhì)量和鏡桿的壁厚及直徑，可有效避免與發(fā)動機因共振而引起的鏡面抖動。綜上所述，解決外后視鏡因共振引起的抖動問題，從質(zhì)量和剛度入手是不二之選。文中僅列出部分試驗數(shù)據(jù)以供參考，實際在解決此問題時做了很多試驗及分析了大量的數(shù)據(jù)，文中的研究旨在指明此大類問題的方向和思路。

【1】陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京:人民交通出版社,2005.

【2】龐劍，諶剛，何華,等.汽車噪聲與振動：理論與應(yīng)用[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2001.

Analysis and Improvement for Shaking of a Truck’s Exterior Mirror

DONG Guoyou，DING Aifeng, HUA Linke

(Jiangling Motors Co.,Ltd.,Nanchang Jiangxi 330001, China)

The shaking of a truck’s exterior mirror was analyzed, while travelling at specific speed.On this basis, the design improvement scheme was proposed, so as to eliminate shaking, to provide stable field of vision for driver, and to enhance driving safety.

Truck; Exterior mirror; Shaking; Improvement

2016-08-11

董國友(1989—),男，本科，工程師，主要從事汽車內(nèi)外飾零部件的開發(fā)工作。E-mail:gdong1@jmc.com.cn。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2016.11.013

U461.91

B

1674-1986(2016)11-053-04