双筒式液力减振器异响试验研究

王祥，田雪，王宏伟，孙晓帮

（辽宁工业大学汽车与交通工程学院，辽宁 锦州 121001）

双筒式液力减振器异响试验研究

王祥，田雪，王宏伟，孙晓帮

（辽宁工业大学汽车与交通工程学院，辽宁 锦州 121001）

文章针对某车型悬架减振器异响问题，分别进行整车道路试验及台架试验。利用时频分析和功率谱分析的方法，得出减振器异响源是减振器本身和异响声音的频率；利用力锤模态试验求出减振器部件和组合部件模态固有频率，分析出异响噪声源。对减振器异响噪声控制方面和试验检测方面具有一定的指导意义。

减振器；异响；试验

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.01.044

CLC NO.:U467.2 Document Code:A Article ID:1671-7988(2016)01-128-03

前言

随着国内汽车市场逐渐走向成熟，人们对汽车舒适性的要求越来越高。在汽车上主要噪声源和振动源得到很好控制的同时一些运动部件的噪声问题被凸显出来，如悬架减振器异响。所谓减振器异响是在一定条件下，其在复原行程和压缩行程换向时产生会冲击振动，这种振动会激发出一种不正常的响声，响声的大小、出现的频率也会随着条件的改变而有所变化。但目前国内外对减振器异响发生的机理、异响源、研究方法和分析技术还没有一个确切的说法[1]。因此，深入对减振器异响进行测试和分析技术的研究非常重要。

1、试验研究技术路线

针对某车型悬架双筒式液力减振器异响（以下简称减振器异响）问题，分别进行整车道路试验及台架试验，获得两者的一致性规律，得出减振器异响源是减振器本身和异响声音的频率。利用力锤模态试验求出减振器部件和组合部件模态固有频率，分析出异响是减振器活塞杆+活塞+活塞杆外接套件的组合件轴向振动造成的，图1是减振器异响试验研究技术路线图。

图1 减振器异响试验研究技术路线图

2、减振器异响试验及分析

2.1 整车道路试验

根据市场反馈减振器异响主要是出现在碎石子路和不规则路面。选取了特殊路面进行了道路试验，主要有正弦扭曲路、比利时路、减速带路、搓板路和一段推土机履带压出的车辙路面。以车速在20km/h低速和负载为3-4人的工况下行驶。麦克风置于车辆后备箱减振器与车身连接处，位移传感器一端捆绑于筒壁，另一端用特制夹具装夹于活塞杆上。试验过程中同时记录声压信号和位移信号。

将市场退回异响减振器（主要是后悬）安转于车辆左后轮或右后轮，其他轮均为正常无异响减振器。试验中几种路面均出现“咚咚”间断性敲击声响，但背景噪声很强且规律性不强。车辙路面背景噪声较低，异响呈现规律性。对车辙路面异响声进行分析，图2是减振器活塞杆相对运动位移时域信号，图3是对应的车辙路面记录的异响声音时域信号。从两组信号分析可知，图2信号出现波峰、波谷处对应的是活塞杆复原行程和压缩行程的换向时刻，对应图3声音信号出现波动，即此时出现异响声。减振器异响发生在复原行程压缩行程相互转变的时刻[2][3][4]。

图2 整车道路试验活塞杆相对运动位移时域图

图3 整车道路试验异响声音信号时域图

2.2 MTS台架试验

为进一步判断减振器异响是减振器本身的振动噪声还是与车身产生了共振产生的异响，利用MTS对异响减振器进行了单体台架试验。为获得道路试验与台架试验的一致性，模拟了减振器整车的安装方式，特制工装夹具将后减振器总成装夹在MTS试验台上，对台架试验减振器顶端安转连接进行了修正活塞杆客户端横向约束，允许活塞杆客户端有横向小幅度摆动，同时所选减振器为整车道路试验的异响件。

减振器单体台架试验选取与车辙路面近似激励源正弦信号，所施加激振的频率和振幅，对整车道路试验活塞杆位移信号作频谱分析发现得到振幅为5mm-20mm，频率为3HZ-10HZ，在台架上安转麦克风和加速度传感器，记录异响声音信号和激振源振动信号，分组试验。分组试验过程中，均有明显间断性敲缸声（类似路试过程中的“咚咚”敲缸声），并且随着激振频率和振幅的增加响声更大间断更密。

图4是激振频率为5HZ振幅为10mm的台架试验减振器异响声音信号和激振振动信号的融合，减振器异响时间点是激振的波峰、波谷位置，即是活塞杆复原行程与压缩行程的换向时刻，这与整车道路试验具有一致性，因此减振器异响声是激振器本身的振动引起的。

图4 台架试验异响声音信号和振动信号时域图

2.3 试验对比数据分析

利用信号处理技术分别对整车道路试验异响声音信号（车辙路面）和MTS台架试验异响声音信号（激振频率为5HZ振幅为10mm）作时频变换分析和功率谱分析，如图5（a）（b）（c）（d）。从时频图分析来看，整车道路试验在620-700HZ中出现间断，且信号出现的异响的频率和减震器活塞杆压缩与复原换向频率保持一致，台架试验产生的噪音信号在620-700HZ之间也产生了间断性，且与激振源频率一致。从功率谱可以看出整车道理试验和MTS台架试验在620-700HZ均有较强的频率分量。整车道路和台架试验形成了一致性[5]，可得出减振器异响声音频率为620-700HZ之间，且出现的位置是复原行程与压缩行程换向时刻。

图5

2.4 模态试验

模态是由模态频率、模态阻尼系数和模态振型来描述,是结构的一个固有特征, 可以通过仿真计算模态和试验模态。为进一步分析减振器异响产生原因，本文通过力锤试验模态分析减振器各部件的模态参数。减振器由储油缸总成、活塞阀总成、活塞杆、活塞环、油封、工作缸等部件组成。分别对各部件进行自由模态试验。试验发现储油缸总成、活塞阀总成、导向套、油封、工作缸的固有频率都远大于700HZ，只有活塞杆和活塞阀接近异响声音频率，但相差很大，所以对各部件进行组合模态试验[6]。

组合试验发现活塞杆+活塞+活塞杆外接套件的一阶固有频率在600—700HZ之间，表1是对几组组合部件力锤模态分析结果。试验模态分析得到的模态参数不仅固有频率异响声音频率率非常接近,而且模态振型与活塞杆轴向振动方向完全一致,所以减振器异响噪声源是活塞杆在复原行程与压缩行程换向时冲击产生的轴向振动。

表1 几组活塞杆组合部件模态分析结果

3、结论

1）对市场退回异响减振器进行整车道路试验和MTS台架试验，均出现“咚咚”间断性异响声，间断间隔激振频率保持一致性，且减振器异响源是减振器本身。

2）异响声音信号的时频分析和频谱分析得到异响声音频率在620-700HZ之间，出现位置是减振器工作过程中的复原行程与压缩行程换向时刻。

3）减振器进行力锤模态试验分析减振器各个部件和组合部件的模态参数，活塞杆+活塞+活塞杆外接套件组合部件的模态固有频率与异响声音频率最为接近，得出减振器异响噪声源是活塞杆在复原行程与压缩行程换向时冲击产生的轴向振动的结论。

通过对减振器异响的试验研究和数据处理分析，对减振器异响噪声控制方面和试验检测方面具有一定的指导意义。

[1] 么鸣涛,管继富,顾亮.车辆双筒式减振器异响研究[J].机械设计与制造,2011,2:114-116.

[2] 舒红宇,王立勇,岑伊万.车辆液力减振器异常噪声鉴别方法[J].重庆大学学报(自然科学版),2005,28(4) :10-13.

[3] 山浦保,守屋勝之,車輌用緩衝器の音解析,自动车技术,1989,43(4):119-125.

[4] 森永洋史,久保田正人,久米英明,シ ョックアブ ソ一バ音·コト コ ト音発生メ カ ニ ズ ム解析.TOYOTATechnical Review, 1997,47(1):96-101.

[5] 张立军,余卓平,靳晓雄 ,等.减振器异响噪声的试验研究与分析.振动与冲击,2002,21(1) :33-38.

[6] 黄海波,李人宪,丁渭平,杨明亮,朱洪林. 基于台架试验的悬架减振器异响辨识研究.振动与冲击.2015,34(2) :191-196.

Experimental study on the abnormal noise of twin-tube hydraulic shock absorber

Wang Xiang, Tian Xue, Wang Hongwei, Sun Xiaobang
( Auto&Transportation Engineering College, Liaoning University of Technology, Liaoing Jinzhou 121001 )

The vehicle road test and bench test are carried out for a vehicle suspension shock absorberabnormal noise problem. The method of time frequency analysis and power spectrum analysis are used to get the frequency of shock absorber. The shock absorber components and composite components modal frequencies weregot by force hammer modal test, then the noise source was found. It has certain guiding significance for abnormal noise control and test aspect about shock absorber. Keywords:Shock absorber; abnormal noise; test

U467.2

A

1671-7988(2016)01-128-03

王祥，硕士，就读于辽宁工业大学汽车与交通工程学院。专业：车辆工程。研究方向：现代汽车检测技术。