某轻型货车方向盘抖动问题研究

某轻型货车方向盘抖动问题研究

摘要：结合当前我国道路交通运输工具的实际情况来看，轻型货车在货物运输方面占有着十分重要的地位，驾驶员在驾驶轻型货车时，最常接触的机械器件为方向盘，因此，方向盘的质量以及性能直接影响了货车的安全性能，基于此，本文以某轻型货车为例，研究了其方向盘的抖动问题，希望能为轻型货车的未来发展与使用带来启示。关键词：轻型货车；方向盘抖动；车辆故障；发动机前言：众所周知，轻型货车的方向盘是驾驶人员直接接触的机械设备之一，因此，方向盘在行驶过程中的抖动问题会直接影响到货车行驶的安全性以及驾驶舒适性。结合轻型货车的驾驶情况来看，在运行怠速过程中，常见的激扰源为发动机运行过程中产生的振动问题，尤其是在城市道路中，由于交通拥挤以及红绿灯等问题，导致轻型货车在行驶过程中需要较为频繁的停车启动，因此发动机的振动如果对车身影响过大，会直接导致驾驶员无法专心行驶，严重情况下可能会引发安全事故。1.案例概况本文以某轻型货车为研究对象，通过货车行驶者的主观描述发现，轻型货车在运行过程中方向盘存在有怠速抖动的情况，根据对货车的持续跟踪调查结果来看，此轻型货车方向盘抖动较为异常并且明显，在其抖动情况为0.5m/s2~1.5m/s2之间当抖动到达1.5m/s2时，会直接影响到驾驶人员的驾驶安全性以及舒适性。在对此轻型货车开展实验工作时，随机抽取六台同型号的车辆作为样本进行分析，发现在六台车辆中其中有三辆车方向盘存在状态不佳的情况，两台车的车辆状态较好，只有一辆车状态良好，因此此可知此型号轻型货车具有方向盘怠速震动问题，需要对此进行优化改进。2.原因分析2.1潜在原因分析结合此型号车辆的实际情况，在试验过程中，将有可能导致车辆方向盘振动的潜在因素进行一一罗列，根据罗列内容对车辆开展检测工作，具体测试情况如表1所示。表1：测量方向盘抖动原因及测试结果通过上表内容可知，此六辆同型号车辆的统一问题为车辆自身转向系统模态过低，导致与发动机在怠速状态下激振频率过于接近，最终产生振动耦合现象。3.改进措施3.1方向盘抖动问题总结通过对此型号车辆的实验活动，对此车辆方向盘抖动问题进行总结，首先，导致此型号轻型货车产生方向盘抖动的原因在于车辆自身刚度的限制，此种情况在平头货车中普遍存在，其次车辆自身的转向系统CAE应该放置在车身环境当中，尤其是车身刚度较小的车辆，否则便会产生较大的误差。由于该车辆的开发工作基本上已经完成，无论是模具还是工装已经完成定型工作，此时将车辆的整体结构进行改变会导致车辆制造成本增加，因此车辆方向盘的抖动问题很难从源头上解决，只能通过采取其他方法，降低车辆方向盘的抖动量，提高驾驶人员的主观感受。3.2改进措施根据上述内容可知，想要有效解决此型号轻型货车方向盘抖动问题，可以通过提高车辆转向系统模态来降低车辆方向盘的抖动，具体可以通过以下三种方式进行。首先提高轻型货车的方向盘质量与模态，促使方向盘抖动情况减弱，提高驾驶人员的主观体验，其次将货车的方向盘进行轻量化改进，此型号货车的方向盘原设计重三千克，可以适当减轻两百克，或者将车辆方向柱支架加强，能够有效改善车辆方向盘的抖动情况，最后可以通过增加方向盘与横梁局部厚度的方式，提高模态，促使车辆方向盘抖动问题减轻。因素序号因素描述目标值实测值是否合格1车辆转向系统的模态过低，与发动机的怠速激振频率过于接近，振动耦合。32Hz以上23.7~25.3Hz（不同位置测量数据不同）不合格2动力总成悬置匹配不好，隔振量低，发动机传递到车身振动过大20dB横向纵向数据都正常合格3发动机怠速时转速不一致700rpm（误差不超过50）700rpm（误差不超过10）合格4转向管柱里的轴承间隙过大摒弃不一致轴向：小于0.2mm径向：小于0.1mm轴向：小于0.1~0.2mm径向：小于0.1~0.2mm合格5转向系统的拧紧力矩不到位符合工艺文件符合合格6管柱与方向盘花键之间的间隙间隙小，手感无间隙手感无间隙合格3.3相关验证为了确保实验结果以及对策准确性，针对此轻型货车方向盘抖动问题开展验证工作，通常为轻型货车采用四种类型（四种类型）方向盘的方式，测试轻型货车系统模态与振动情况，具体测试结果如下表所示。表2：四种类型方向盘的振动测试情况测试序号方向盘种类固有频率重量振型振动值1A36.2Hz1.5Kg前后点头0.45m/s22B33Hz2.5Kg前后点头0.8m/s23C35.1Hz2.9Kg左右点头1.1m/s24D30.5Hz3.0Kg前后点头1.25m/s2通过表2可以发现方向盘的重量与抖动的强弱成正相关的关系。为了进一步分析不同改进措施对方向盘抖动的改善效果，对四种类型方向盘进行减轻两百克重量和加强方向柱支架的对比测试，其振动情况如下表所示：测试类型原方向盘轻量化方向盘方向柱支架加强的方向盘A1.381.270.5B1.090.990.57C1.411.330.61D1.381.280.68结合上表内容来看，将方向盘轻量化与方向柱支架加强的两者进行对比发现，方向柱支架加强的方向盘相较于轻量化方向盘效果较好，与此同时，根据制造成本以及制造周期等因素，想要降低车辆在怠速期的抖动情况，可以通过加强方向柱支架的方式，有效改善方向盘的抖动情况。结语：综上所述，通过某轻型货车的实验得知，车辆方向盘抖动问题极有可能是由于车辆转向系统模态过低而引起的，以此通常情况下可以采取提高方向盘质量，减轻方向盘重量、增强方向柱支架等方法解决抖动问题，通过验证活动以及经济因素等多方面原因得知，解决此货车车辆抖动问题最好的方式为增强方向柱支架，笔者结合自身多年从业经验，通过此实验活动的开展得出解决方向盘抖动问题的相关措施，希望能为我国车辆未来的发展有所启示。参考文献：[1]耿志广,黄德惠,周强,等.卡车方向盘怠速抖动控制研究[J].农业装备与车辆工程,2018(1):82-