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离合器接合过程的Judder问题诊断（三）

2022-02-28 20:13:23·  来源：NVH老枪  
　
本篇文章我们继续为大家带来关于轻型卡车离合器在接合过程中产生Judder问题的相关诊断介绍。为该问题诊断的最后一篇文章。在之前的两篇文章中我们通过相关分析手
本篇文章我们继续为大家带来关于轻型卡车离合器在接合过程中产生Judder问题的相关诊断介绍。为该问题诊断的最后一篇文章。在之前的两篇文章中我们通过相关分析手段已经明确了问题的主要激励源，及传递路径中传动系统扭转模态对于问题的贡献。本篇文章将针对传递路径中的车架、车身等系统进行深入研究。
——3#老枪
传递路径分析——车身系统
▲▲▲
1. 工作变形分析
在完成传动系统的问题排查后，根据图1的分析内容，后悬架、车架、车身等系统同样需要排查，从而实现完整的传递路径分析。

图1 传递路径分析思路
为了进行快速的排查，我们首先基于问题工况，对相关子系统进行了工作变形分析（ODS）。几何模型如图2所示，灰色为静态结构，红色为12.5Hz时的工作变形（问题工况的第1个阶段，发动机转速750rpm）；蓝色为13.5Hz时的工作变形（问题工况的第2个阶段，发动机转速800rpm）。工作变形动画如图3所示。

图2 用于传递路径分析的几何建模

图3 ODS分析结果
观察ODS分析结果，可以得到如下结论：
1. 两个频率的ODS结果非常相近，动力总成与后桥均呈现较大的刚体运动，从侧面证明了在问题工况下，激发了传动系统的扭转模态共振。
2. 驾驶室（即车身）在两个问题频率下均呈现明显的Pitch模态特性，因此怀疑也存在驾驶室刚体模态的共振现象，需要进一步排查与分析。
2. 车身系统刚体模态特性研究
对于车身刚体模态对Judder现象的贡献分析，可采用多种方法进行确定，例如：1）构建模态试验台架，利用激振器模态测试方法获取车身系统的刚体模态频率（最为直观的验证，但是构建台架较为耗时且不容易实现）；2）利用工程手段直接断开1~2个车身悬置，验证问题现象是否发生变化（最为快速的侧面验证手段，但无法获取准确的模态特性信息）；3）利用CAE手段进行多体建模，仿真得到车身刚体模态特性（模型建立相对简单，但精度有赖于车身惯量数据的准确度）。
本案例中为了快速并准确地诊断问题，选择了方法2与方法3相结合的方式，首先通过移除车身悬置，对驾驶室刚体模态对于问题的贡献进行验证；然后通过多体仿真，计算得到驾驶室刚体模态频率（对于车身惯性参数，通过Testlab基于频响的刚体特性参数识别方法准确获取）。
相应的试验与仿真分析结果如下：

图4 移除驾驶室悬置后的座椅导轨振动情况变化
图5 基于多体动力学模型的刚体模态分析结果—模态频率12.6Hz及振型
通过试验结果我们可以发现，当移除车身第1排与第4排（共四排）悬置下段时，Judder现象明显改善；而单独移除第1排或是第4排悬置时，Judder现象存在恶化情况。这就说明了驾驶室Pitch刚体模态对Judder问题的确存在贡献。
同时，多体动力学仿真得到的驾驶室Pitch模态频率为12.6Hz，与激励频率接近，从而引发驾驶室共振，对Judder现象进一步放大，与工作变形分析结果相吻合。
3. 问题总结：
对于该离合器接合过程中所引发的Judder现象，我们首先确定该问题为量产一致性问题，并通过排查车内目标点振动情况，锁定了激励频率为发动机转速的1阶频率。
结合该问题是量产一致性问题，最终明确激励来源：在离合器逐渐接合的过程中，由于动力总成的装配误差，造成了发动机输出扭矩的1阶波动，对整个系统产生激励。
而在传递路径中，存在两个主要放大环节，其一是传动系统的扭转模态共振，其二为驾驶室刚体Pitch模态共振。传动系统在离合器断开状态下其扭转模态约为13Hz左右，与发动机1阶频率对应。在离合器逐渐接合过程中，传动系统的扭转模态并未发生变化，因此对应了整个Judder问题工况。在离合器锁止的刹那，系统模态频率将产生突变，由12.5Hz突然下降至3Hz，Judder现象消失。驾驶室12.6Hz附近的Pitch刚体模态会对Judder现象进一步放大，造成车内振动现象更为明显。
3. 优化方案：
问题已经非常清晰，我们可以基于成本与边界条件提出相应优化方案：
  1. 提升生产工艺，改善动力总成在装配过程中出现的偏心问题，从根本上避免激励的出现。但是由于涉及产线的改进，较为难以实施。可作为长期优化工作。
  2. 修改传动系统的扭转模态频率，以达到避频的目的。——不推荐，主要是由于对传动系统的刚度或惯量进行更改，可能会引起其他工况、其他属性新的问题的产生，且针对如此低频的修改很难达到理想的避频效果。
  3. 结合多体动力学模型，对车身悬置进行刚度优化。——推荐，改进方案可以快速地实施与量产，且在多体动力学仿真的辅助下，可以快速寻找到可行性高的刚度优化方案。
以上便为此次离合器接合过程中，Judder问题的案例分享。本文旨在通过一个具体的案例，让大家从“源—传递路径—响应”分析角度系统的分析NVH问题，从而更为系统的解决与优化NVH问题。希望能给予各位读者一定的启发。
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