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車輛噪音和振動的檢修

文檔作者：汪俊		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年02月27日
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欄目編輯:王云剛 wygmotorchi
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車輛噪音和振動的檢修
文/廣東汪俊
振動和聲音本質(zhì)上是相同的,聲音是空氣的振動,振動與聲音同樣
都能以“波”的形式表示。本文介紹了關(guān)于車輛噪音與振動的基礎(chǔ)知
識;分析了常見的幾種車輛噪音和振動的發(fā)生原理;以豐田凱美瑞故障
案例診斷過程為基礎(chǔ),總結(jié)了車輛噪音和振動診斷的一般思路和方法。
一、振動源
噪音是由于車身的振動產(chǎn)生。如低頻噪音、沖擊音等。異響是跳動過大也會造成車輪振動
車廂內(nèi)、外物體與物體接觸產(chǎn)生如剎車鳴響、風切音等本文介(3)輪胎剛度不均勻?qū)е抡駝印］喬ビ上鹉z胎體、帶束層等材料
紹的是車輛噪音,暫不考慮車輛異響。
在圓周上分布而產(chǎn)生。輪胎在路面上每旋轉(zhuǎn)1周,承受力呈周期性變
振動源產(chǎn)生振動,通過共振系放大,再通過傳達系傳播到振動化,導(dǎo)致車輪上下振動
體(圖1)。如果振動體是車身,坐在車上或用
手觸摸車體就會感覺到振動。振動體振動也能振動
共系
傳達振動體空氣的振動
發(fā)出聲音,如果發(fā)出的聲音頻率在人耳可聽到
的頻率范圍,這就是噪音
①振動產(chǎn)②振動變大③振動傳④發(fā)出振動聲音通過空氣
生
達
(聲音
振動傳播
振動源就是使物體發(fā)生振動的強制力,是
振動的根源。在汽車上振動源多種多樣。主
要是扭力變動產(chǎn)生的振動和旋轉(zhuǎn)部件的不平
衡離心力產(chǎn)生的振動。如發(fā)動機的爆發(fā)壓力
(扭力變動)、輪胎不平衡產(chǎn)生的離心力等。以
下介紹幾種常見的振動源。
1.發(fā)動機的爆發(fā)壓力(扭力變動)導(dǎo)致的曲2-(共振系發(fā)動機振動
振系排氣管振動
3-(傳達系)傳達到O型圈
軸振動(圖2)
4振動體車身振動
5-(聲音通過空氣振動傳播)
發(fā)動機1個汽缸燃燒做功1次,曲軸扭
圖1噪音和振動傳播的過程示意圖
力變化1次,振動1次。這種振動是恒定存在
的。當加油時,扭力變動變大時,振動也會相
靜平衡失常時
應(yīng)加大。
2車輪振動
(1)輪胎不平衡導(dǎo)致的振動有兩種。輪胎
每旋轉(zhuǎn)一周
靜不平衡:在離心力的作用下輪胎上下振動
振動兩次
(圖3)輪胎動不平衡:旋轉(zhuǎn)時兩個重的部分
上下振動
產(chǎn)生離心力,2個離心力形成一個力矩,使車
輪左右振動(圖4)
(2)車輪跳動量過大導(dǎo)致振動(圖5)。輪胎
旋轉(zhuǎn)中心偏離、旋轉(zhuǎn)時縱向跳動過大也會造成
輪振動的
重的部分
車輪振動。輪胎或輪轂外形失常,旋轉(zhuǎn)時橫向
圖2發(fā)動機扭力變動
圖3輪胎靜不平衡
2012/1·汽車維修63
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動態(tài)失衡時
B
左右振動
傳動軸的跳動
圖6傳動軸不平衡
重的部分
圖4輪胎動不平衡
圖5車輪跳動
圖7差速器主動齒輪法蘭盤不平衡
3.傳動軸旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生振動
1.振動(shake)
傳動軸質(zhì)量分布不平衡(圖6)、傳動軸中間支撐偏離、傳動軸后車輛行駛中,車體方向盤上下或者左右抖,多由車輪原因
端差速器主動齒輪法蘭盤縱向跳動和橫向跳動過大(圖7),使得傳動導(dǎo)致。例如,輪胎質(zhì)量靜不平衡時旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力,使車輪上下振
軸旋轉(zhuǎn)1周,振動1次。傳動軸的十字軸萬向節(jié)扭力變動為傳動軸旋動,該振動通過懸架傳遞到車身。振動頻率計算方法為:
轉(zhuǎn)次數(shù)的2倍。
車速(km/h)×1000
振動頻率(H2)2R(輪胎半徑m)3600(s)
二、振動體
當車速到達特定的范圍時,振動頻率接近車身或方向盤等固有
所謂振動體(發(fā)音體)就是振動或聲音產(chǎn)生的部位汽車上指的頻率時,就會產(chǎn)生共振。另外,振動也通過懸架傳達到發(fā)動機,放
是車體、方向盤、車身鐵板等。
大發(fā)動機的振動,再傳遞到車身各部位,進一步加劇車身的振動。
產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(圖8)和扭曲振動(圖9)。振動故障檢修時,要重點車輪
三、車輛振動和噪音發(fā)生原理分析
的檢查和共振系各部位的緊固
在各頻段中,車輛常發(fā)生的振動和噪音頻率分布(表1)
2.顫動(Flutter)
車輪質(zhì)量動不平衡時,在離心力的作用下產(chǎn)生力矩,使車輪左
右劇烈振動,頻率一般為5-15Hz左右。該振
扭轉(zhuǎn)振動
扭曲振動
動傳遞到方向盤,特定車速時,車輪振動頻率
與方向盤固有頻率接近時,與其發(fā)生共振,方
向盤劇烈抖動。此時,轉(zhuǎn)向軸為彈簧,方向盤
為振動體(圖10)
頻率(Hz)
圖8車身扭轉(zhuǎn)振動
圖9車身扭曲振動
不能感覺振動
也聽不見聲音
超聲波)
20K
只能聽見聲音見圖8
能感覺到
低頻噪音
動,又能聽見沖擊音
聲音
只能感覺到振動,振動(shake)
聽不見聲音動(flutter
(次聲波)
圖10動發(fā)生原理
表1振動、音在頻段上的分布
 64 MOTDR-CHINA. January
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3低頻噪音
(5)排氣音透過產(chǎn)生的低頻噪音
低頻噪音是發(fā)動
排氣脈動音透過車體地面進入車室內(nèi),與車室共鳴產(chǎn)生低頻噪
機振動或驅(qū)動系振動
音。這種情況下、因為噪音的傳達是由于空氣的振動來進行,所以
傳送到車身,產(chǎn)生的
不能通過順序?qū)⑴艢夤躉型橡膠圈、消聲器夾鉗卸下,來確認車身
振動。是一種不易形
的振動由那里傳來了。
容的“嗡”聲音,
(6)發(fā)動機吸氣音的透過產(chǎn)生的低頻噪音
但耳朵感覺有種壓迫
吸氣脈動音進入駕駛室內(nèi),與駕駛室共鳴產(chǎn)生低頻噪音
感。類似于,登上高
(7)輔機類的共振而產(chǎn)生的低頻噪音
山或坐車進入隧道
圖11低頻噪音發(fā)生示意圖
安裝在發(fā)動機上的輔機裝置(交流發(fā)電機、動轉(zhuǎn)向油泵、AC壓
時,空氣的壓力忽然變化,耳膜就有外推或內(nèi)壓的感覺。低速時產(chǎn)縮機等)安裝支座的剛度低時。
生的音頻為30~100Hz;高速壓為100-200HZ,隨著車速變化。①發(fā)動機振動與輔助裝置固有頻率接近時,產(chǎn)生共振,該振動
低頻噪音與駕駛室共鳴時,低頻噪音將被增大(11)。固體包圍氣通過發(fā)動機懸置傳送到車身,使車身振動產(chǎn)生低頻噪音。交流發(fā)電
體,氣體作為振動體,當振動體固有頻率與外部來的聲音頻率接近機或A/C壓縮機多直接安裝到缸體,容易產(chǎn)生低頻噪音。檢查時要
時,聲音被放大,產(chǎn)生共鳴。
注意各部件安裝的緊固情況。
(1)萬向節(jié)扭力變動產(chǎn)生低頻噪音
2由于輔機類的旋轉(zhuǎn)不平衡,產(chǎn)生離心力,使其振動,與安裝
特定車速時,扭力變動頻率與驅(qū)動系固有頻率接近時,驅(qū)動系共支座、發(fā)動機產(chǎn)生共振,振動經(jīng)過發(fā)動機懸置傳送到車身,使車身
振。振動經(jīng)發(fā)動機后支撐腳、傳動軸中間支撐軸承、后懸掛的襯套分別鋼板振動產(chǎn)生低頻噪音。
傳遞到車身,使車身振動產(chǎn)生低頻噪音(圖12)。當十字軸式萬向角發(fā)生4沖擊音
故障時(主要是安裝位置不當),扭力變動加劇。振動頻率計算方法為:
“喔喔”的聲音大小周期性的變化,象波浪的拍打。隨著車速的
振動頻率()=傳動軸轉(zhuǎn)速x2車速(kmh)1000主減速器傳動比2提高、重復(fù)也會加快。喔喔”的次數(shù)1s內(nèi)26次左右容易感覺到。
2R(輪胎半徑m3600(s)
沖擊音產(chǎn)生的基本條件和原理(圖14)。沖擊音產(chǎn)生的基本條件
(2)傳動軸的不平衡導(dǎo)致的低頻噪音
是,有兩種聲音的存在。A、B兩種聲音的頻率僅有很少的差異,A
傳動軸不平衡,高旋轉(zhuǎn)時,離心力使驅(qū)動系彎曲振動。驅(qū)動系頻率B頻率=沖擊頻率(Hz),2-6Hz左右最容易感受到
的振動經(jīng)由發(fā)動機支撐腳、中間支撐軸承及后懸掛的襯套分別傳遞
①電風扇的扇葉不平衡與發(fā)動機扭力變動。電子扇的扇葉不平
到車身,使車身振動產(chǎn)生低頻噪音(圖13)。振動頻率計算方法為:衡,使其振動產(chǎn)生噪音發(fā)動機扭力變動使發(fā)動機各部位振動產(chǎn)生
振動頻率(H)=車速(kmh)1000×主減速器傳動
噪音。當車速到達特定范圍時,發(fā)動機振動頻率與電子扇振動頻率
相差2-6Hz時,合成為沖擊音。
(3)發(fā)動機扭力變動產(chǎn)生的低頻噪音
②2其它沖擊音的振動源。如發(fā)動機扭力變動與傳動軸十字軸式
發(fā)動機扭力變動產(chǎn)生振動,通過發(fā)動機支撐腳傳遞到車身,造萬向節(jié)的扭力變動、發(fā)動機扭力變動與傳動軸十字軸式萬向節(jié)的扭
成車身共振,低頻噪音產(chǎn)生。檢修時,發(fā)動機懸置各部位固,力變動、曲軸不平衡與傳動軸不平衡等
重點檢修。振動頻率計算方法為:
低頻噪音和沖擊音發(fā)生同時往往伴隨著振動。
振動頻率(H)=發(fā)動機轉(zhuǎn)速(r/min)×60(s)×2(4汽缸發(fā)動機)
振動頻率(H)=發(fā)動機轉(zhuǎn)速(r/min)×60()×3(6汽缸發(fā)動機)
四、故障案例
(4)于排氣管振動產(chǎn)生的低頻噪音
一輛豐田凱美瑞裝配2AZ-FE發(fā)動機,采取FF驅(qū)動形式,已行
由于發(fā)動機振動和排氣脈動,使排氣管產(chǎn)生共振,經(jīng)過O型橡膠駛1845km客戶反應(yīng),車輛行駛時,方向盤和座椅會“喀嗒”、
圈、消聲器夾鉗等傳達到車身,使車身振動產(chǎn)生低頻噪音。排氣管細“喀嗒”響,并伴有振動有時和空調(diào)系統(tǒng)的運行相關(guān)聯(lián)。
而長,容易產(chǎn)生振動。這種情況下,順序?qū)⑴艢夤躉型橡膠圈、消聲器
接到車后啟動車輛,開空調(diào),方向盤和座椅會“喀嗒”、
“喀
夾鉗卸下,能切斷傳遞途徑,便能確認車身的振動由那里傳來了
調(diào),響南
嗒”響和振動;關(guān)空調(diào),響聲和振動消失。但運行一段時間后,關(guān)
圖12扭力變動使傳動系共振
圖13傳動系彎曲振動
2012/1·汽車維與65
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空調(diào)依然存在。發(fā)動機轉(zhuǎn)速在1150r/min附近振動更加明顯。發(fā)動
機停駛時發(fā)生,與驅(qū)動無關(guān),能排除傳動系原因;與發(fā)動機或其輔
金屬探頭(帶磁性的)
助裝置有關(guān)。發(fā)動機轉(zhuǎn)速在1150rmin附近振動更加明顯,應(yīng)在此
轉(zhuǎn)速范圍產(chǎn)生共振
檢查發(fā)動機懸置情況、安裝緊固狀況、輔助裝置緊固狀況,未
發(fā)現(xiàn)異常。拆下發(fā)動機驅(qū)動皮帶,振動未消失故障發(fā)生時,用聽
診器聽診發(fā)動機及輔助裝置(交流發(fā)電機、空調(diào)壓縮機),未發(fā)現(xiàn)異
常。故障可能不在發(fā)動機輔助裝置。在駕駛員座椅軌道右前側(cè)螺栓
上安裝振動計(VA11)探頭,進行振動頻率測定,測定振動頻率在
38Hz,振動頻率與發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化無關(guān)。
振動分析儀vA-11
將測量的振動頻率38Hz換算成轉(zhuǎn)速:38Hz×60=2280r/min
考慮到散熱風扇(該車有2個)高速旋轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)速是2140±125rmin(標
準范圍),測量的振動頻率與散熱風扇的旋轉(zhuǎn)頻率接近。那么,推測是
圖15測量車身振動頻率
散熱風扇的劇烈振動傳遞到了車身。
振動發(fā)生時,用豐田診斷儀的主動測試功能啟動散熱風扇高速2振動源的查找方法
運轉(zhuǎn),故障現(xiàn)象發(fā)生;散熱風扇停止,故障停止。考慮到散熱風扇(1)如果發(fā)動機空轉(zhuǎn)發(fā)生,與驅(qū)動無關(guān),振動源可能在發(fā)動機及
還有低速運轉(zhuǎn),我們將散熱風扇設(shè)定到低速運轉(zhuǎn),振動也發(fā)生,此其輔助裝置。拆卸發(fā)動機驅(qū)動皮帶,故障消失,振動源可能在發(fā)動
時測得的振動頻率為20H。將測量的振動頻率20Hz換算成轉(zhuǎn)速:機輔助裝置。反之,在發(fā)動機本身。如果振動源在發(fā)動機本身,振
20Hz×60=1200r/min,與散熱風扇低速運轉(zhuǎn)速度107±125r/動頻率一定與發(fā)動機轉(zhuǎn)速有關(guān)
min(標準范圍)接近。確定振動源為散熱風扇。拔左側(cè)風扇相應(yīng)的繼
測量振動頻率,對照旋轉(zhuǎn)部件(發(fā)動機曲軸、交流發(fā)電機、空調(diào)
電器(風扇1號繼電器),振動消失,插回再現(xiàn)。進一步確定,振動源壓縮機等)的旋轉(zhuǎn)頻率,看是否對應(yīng)。如果能對應(yīng),振動源一般就是
是左側(cè)散熱風扇本身。更換后,故障消失。
該旋轉(zhuǎn)部件。
故障排除后,分析故障原因。左側(cè)散熱風扇的不平衡,產(chǎn)生(2)如果振動和噪音與車速有關(guān)
劇烈振動,該振動通過車身傳遞到方向盤和座椅。開空調(diào)散熱風
慣性驅(qū)動時發(fā)生,與扭力變動無關(guān),因為這時的驅(qū)動力小,扭
扇低速運轉(zhuǎn),方向盤和座椅會“嗒”、“嗒”響和振動,這力變動小。振動源一般為汽車傳動系旋轉(zhuǎn)部件不平衡振動(發(fā)動機曲
時是20Hz的振動頻率。關(guān)空調(diào),風扇停止,嗒響和振動消失。當軸不平衡、傳動軸不平衡、車輪不平衡、差速器不平衡、傳動軸不
發(fā)動機轉(zhuǎn)速在1150r/min附近時,發(fā)動機扭力變動頻率為1150×平衡等),再舉升車輛,故障消失振動源在車輪,故障仍在,再脫
260=38.3H,與散熱風扇高速運轉(zhuǎn)時的頻率接近。發(fā)動機與散熱開傳動軸,故障消失,振動源在傳動軸,故障仍在,振動源在傳動
風扇產(chǎn)生了共振,所以此時感覺振動更加明顯
軸之前。脫開傳動軸,故障消失,振動源在傳動軸和差速器,故障
仍在,振動源在傳動軸之前。
五、總結(jié)
慣性驅(qū)動時不發(fā)生,大負荷驅(qū)動時發(fā)生,也就是只在汽車傳動
1振動、噪音類故障的排除思路
系扭力變動大時發(fā)生,說明振動源為汽車傳動系扭力變動(發(fā)動機、
車輛振動和噪音故障診斷過程,就是振動源的查找過程。找到傳動軸十字軸等)
振動源,再分析振動傳播的過程。原則上優(yōu)先查找振動源,再依次
測量振動頻率,對照旋轉(zhuǎn)部件(發(fā)動機曲軸、傳動軸等)和扭力
是共振系、傳達系。
變動的頻率,看是否對應(yīng)。如果能對應(yīng),振動源一般就是該部件。
3診斷工具
在鎖定的可能范圍內(nèi),進行必要基本檢查。先用聽診器輔助,
T
鎖定故障范圍。再用噪音儀輔助(圖15),鎖定故障部件。聽出大概
發(fā)生的部位后,用噪音儀距離約10cm檢測,確認哪個位置的聲音最
+
大,再以更短間距用噪音儀聽取聲音。聲音最大的部位就是音的產(chǎn)
生部位。
故障發(fā)生條件確認時,注意發(fā)動機工作條件、附屬設(shè)備的工作
狀況(空調(diào),轉(zhuǎn)向助力泵、ABS泵等)、外界環(huán)境(路面狀況、天氣等)
圖14沖擊音合成原理
等因素。
 66 MOTOR-CHI

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