韓國華，趙要珍，曹誠

（上汽大眾汽車有限公司，上海 201805）

引言

隨著汽車設(shè)計水平和造車技術(shù)的提高，不同品牌汽車之間的使用性能和安全性能的差別變得越來越小，在這種情況下，汽車的乘坐舒適性就往往成為區(qū)分汽車不同品牌之間好壞的因素之一。因此，汽車的乘坐舒適性受到了人們越來越多的關(guān)注和重視，并把其作為新車的亮點。噪聲、振動、舒適性是衡量汽車造車質(zhì)量的一個綜合性指標(biāo)，其給用戶的感受是最直接和最表面的[1]。

本文針對某轎車門板抖動的問題進(jìn)行了研究分析，首先進(jìn)行了噪聲源識別，判斷引起車門是抖動原因，然后對門板抖動進(jìn)行了理論分析和試車測試評價，并給出了具體的解決方案，解決了汽車門板抖動問題，期望對其他汽車零部件噪聲抱怨問題的解決起到拋磚引玉的作用。

1 問題來源及整車試驗

當(dāng)駕駛員側(cè)玻璃開啟和關(guān)閉時，能明顯感覺到門內(nèi)飾板的振動。針對震動問題，在門板上部加裝速度傳感器（見圖1）。檢測后得知，振動主要來自玻璃升降器電機的1階振動（見圖4），頻率在90～120Hz。

圖1 加速度傳感器布置圖

2 共振理論[2]

簡諧激勵是最常見的外界激勵，在工程中有著廣泛的實際意義，也是分析其他類型激勵產(chǎn)生的振動和噪聲的基礎(chǔ)。例如，可把周期性激勵按傅立葉級數(shù)展開為不同頻率的簡諧激勵，然后，應(yīng)用線性系統(tǒng)的疊加原理求總的響應(yīng)。

若激勵f（t）=F0sinωt就是正弦簡諧激振力。對于單自由度振系受到的簡諧激振力作用，可得到單自由度振系在簡諧激振力作用下的振動微分方程為：

式中：

F0—力幅；

ω—激振圓頻率。

上式可寫成

式中：

上述方程包括兩部分，齊次方程的通解x1和特解x2即：x=x1+x2。

x1對應(yīng)有阻尼自由振動齊次方程的解，在弱阻尼（ξ＜1）情況下，可得：

x1代表的是一種衰減振動，只在振動開始的一段時間內(nèi)才有意義，故為瞬態(tài)振動，在一般情況下可以不予考慮。

特解x2代表系統(tǒng)在簡諧激振下產(chǎn)生的簡諧振動，其是一種持續(xù)的等幅振動，故稱穩(wěn)態(tài)振動。設(shè)特解x2為：

式中：

X—力幅；

ω—激振圓頻率；

φ—響應(yīng)滯后于激勵的相位差。又有：

將上述三式帶入微分方程式①可得：

又利用三角關(guān)系：

比較式②和③，由于對任何瞬時t都成立，故sin(ωt-φ)和cos(ωt-φ)前的系數(shù)必須兩兩相等，即：

由此可得：

式中：

所以，求得強迫振動的穩(wěn)態(tài)解為：

由上述強迫振動解可見：在簡諧激振力作用下，強迫振動也為簡諧振動，其頻率與激振頻率ω相同，但相位角滯后φ，這是由于阻尼存在的關(guān)系。振幅X與相位差φ都只與系統(tǒng)的固有特性及激振力的性質(zhì)有關(guān)，而與初始條件無關(guān)。

由式④取X與X0之比為：

β稱為放大因子，其代表穩(wěn)態(tài)振幅X與激振力F0靜止作用于彈簧上的靜位移X0之比。β不僅隨λ而變，而且還隨ξ值而變。

當(dāng)λ≈1時，即ω接近p，振幅X急劇增加，β趨向于βmax，這種現(xiàn)象稱為共振。嚴(yán)格地講，βmax發(fā)生在處，但通常，故ω=p時系統(tǒng)發(fā)生共振。由式④可知，此時振幅X達(dá)最大值Xmax=，此時φ=?？梢?，在共振時，Xmax與ξ值有關(guān)，ξ值越小，Xmax越大。在ξ=0時，Xmax可達(dá)到無窮大。但共振時的φ值與ξ值無關(guān)，不論ξ為何值，共振時的φ總為，這是共振時的一個重要特征。

結(jié)合共振理論可知，玻璃升降器的一階振動和門系統(tǒng)發(fā)生了共振，引起了門板共振。由圖2振動傳函（力錘激勵玻璃升降器電機，在門板上拾振）可知，加隔振墊片后，共振頻率發(fā)生的偏移，進(jìn)而大大改善了門板振動。

圖2 加隔振墊片前后傳遞函數(shù)圖

3 解決方案

針對此轎車門板振動問題，考慮到更改電機和門板結(jié)構(gòu)的成本和周期等因素，采取了在玻璃升降器和門板之間加隔振墊片（見圖3），從傳遞路徑上來減輕門板振動的問題。

圖3 玻璃升降器和門板之間隔振墊片圖

圖4是加隔振墊片前后的門板振動對比圖，主觀評價和客觀測試顯示，對玻璃升降器加隔振墊片可以解決門板振動問題。

圖4 加隔振墊片前后門板振動對比

4 結(jié)語

針對汽車玻璃升降器引起的門板抖動問題，本文先進(jìn)行了振動源識別，確定了振動來自玻璃升降器1階主頻和門板發(fā)生共振，并進(jìn)行了共振理論分析，同時給出了解決此問題的措施：采用在玻璃升降器電機和門板之間加隔振墊片。

聲學(xué)試驗和主觀評價一致表明：采用上述優(yōu)化措施后，汽車門板振動問題得到了消除。