1、8 图 c 静止系（ X - Y ）和曲柄轴系（ X - Y ） 现象 搭载 4 缸发动机的 车、 4 车，在全开加速情况下加速或稳定行驶的中高转速区域发出的隆隆声。 发生机理 1. 起振力 基本上是 4 缸发动机的往复惯性驱动系弯曲力的不均衡造成的。下列公式的曲轴转动次数的 次 （ C1）、 n次 （ C n） 以及爆发引起的 n/2 次 （ C /2）（ n： 整数 ） ，曲轴转动次数的 3 次 （ C 成分） 是由于曲柄的弯曲振动引起的 （后述）。 F （ c o s t+ C2ncos2n t） m:往复质量 、 r:曲轴半径 、 ： 曲轴角速度 2. 传动系 放射系 如图 a 所示，
2、有是 、 特有的动力 总成、传动轴的振动的驱动系的弯曲共振 3 节、 4 节、和底盘架的弯曲共振。而且，车体系统中有车室内的气中共鸣 12 次等。 3. 车内音 图 b 表示约 高速空转的前座声的分析结果 （ 不平衡 1 根传动轴 ）。 0.5 次 （ 约30Hz） 跳动的声音大体同水平的大小下发生，听到的不是嗡嗡声而是隆隆声，间隔 Hz 有 2 个以上的相同程度的声音的情况下发出隆隆声， Hz 的情况下发出 GO 声 （ 如果低频间隔 2 个以上的声音合成的话，与发出 BITE 声同原理。 ）。 C3 的发生机理 通过 4 缸车的往复惯性力 F 的主要成分 C（ Acos t） 图 b 所示
3、力起作用，虽然使曲轴变形，但其变形与 fx、 fy 成比例，由于不同的方向性，曲轴系的坐标系中， x ax(1+cos2 t)/2、 y aysin2 t 将它 变换 成静止系的 话 ， Dx (3ax+ay)cos t+(ax-ay)cos(3 t)/4 Dy (ay-ax)sin t+(ax-ay)sin(3 t)/4 而且，变形角度是 x - ysin2 t/2、 y x(1+cos2 t)/2 x、 y 轴周边的回转力矩是 gx 1 -1 2axsin2 t、 gy -1 2aycos2 t 将它 变换 成静止系的 话 ， Gx -1 2( x+ y)sin t+( x- y)cos(
4、3 t) Gy -1 2( x- y)cos t+( x- y)sin(3 t) 但是， 1 是 z 和 x、 1y 的差 如上所述，由于曲轴的不同方向性 C 次成分发生，而且如果因曲轴系的 C 诱发曲轴的弯曲振动的话， 1个方向 （ x 或者 y 方向 ） 的变形量增大， C 成分显著。 减低方法 通过提高曲轴或驱动系弯曲等的刚性，减低各共振系的振动水平，变更共振系，减低起振力等。 曲轴弯曲振动的 fnUP(曲柄轴弯曲、轴承刚性等 )、 发动机 T/M 结合刚性 UP、 支撑的弯曲 fnUP、 平衡发动机 、 柔性飞轮 、 2 分传动轴等。 发动机声 隆隆声 驱动系弯曲 动力总成 底盘架 车
5、体 支撑 弯曲 音压水平 dB-c图 C 嗡嗡音发生时的车内音分析（ 3 6 9 0 rp m raci n g ） 9 概要 关于起因于驱动系扭转系的振动噪声，就现象、发生机理、减低方法进行说明。 驱动系的扭振和相关现象 驱动系扭振 相关现象 结构 减低方法 次数 振动状态 频率 扭转 节 根据 T/M齿轮比变化 目标 1 速 1 2Hz 2 速 2 4Hz 3 速 4 5 Hz 4 速 5 7 Hz 加减速 打嗝声 冲击声 发动机的过渡扭矩诱发驱动系扭转 1 节为主体 的振动，感觉是从轮胎传达给车体的振动。 需要做承受发动机过渡的扭矩上仰角度、反力的发动机悬架 （ 侧倾刚性 ） 、悬架 （
6、 前后、扭振刚性 ）、 驱动系扭转系 （ 离合器 、 驱动轴 、 惯量 、齿轮比 ） 等综合性对策。 主要是扭转系的等价刚性中最低的驱动轴的刚性 （ 离合器的刚性低时，双方的直排弹簧）和 F/W的惯量引起 。 稳定行驶颤动 发动机的不规则燃烧诱发驱动系 1 节振动，发生车体的微小的前后振动。 降低发动机不规则燃烧造成的扭矩变动是最有效的办法。 扭转 3 节 根据 T/M齿轮比 FF、 FR 车变化 FF车 速 100 Hz 以上 FR 车FF WD 车 速 50 80 Hz 加速、减速时的嗡嗡声 发动机的扭矩变动或传动轴万向节的折角引起的扭矩变动诱发驱动系扭转 3 节振动，发出车内嗡嗡声。 因
7、为是全开加速、全闭减速，所以减低扭转 3 节共振频率最好。大幅度降低驱动轴、离合器片的扭转刚性有效。此外附加传动轴等惯量。 作为离合器、驱动轴的并列弹簧和 T/M 齿轮、传动轴惯量的振动 加速 减速时的锵锵声 扭矩变动大的全开加速和全闭减速时容易发生。因为 T/M 齿轮、传动轴振动，发生齿轮的松动碰撞。 基本上和嗡嗡声 相同，但离合器 的扭转 特性（扭 转角相对的扭矩 特性、滞后扭矩） 适当化。减小齿 轮啮合间隙等。 传动轴 1 节 传动轴的扭转 1节共振 500 1000 Hz 差速器声 齿轮的啮合起振力诱发传动轴的扭转振动，受驱动系、悬架等的弯曲振动特性、车体的振动音响特性等影响，变成车内
8、声。 变更传动轴的扭振特性 （ 传动轴径、加橡胶传动轴、分段传动轴、异径传动轴等 ） ，变更悬架的弯曲振动特性，减低齿轮的啮合强制力。 由于传动轴的振动， 1、 节成为问题。缘于差速器的小齿轮的齿数的频率依赖于车速，发生车速在 40 50、80 100km/h 附近。与 车速无关而发生振动是因为差速器的起振力大。 扭转 1节（ F/W无） 10Hz 附近 离合器 颤振 发进时，在离合器分离的过程中，发生打滑，引起没有 F/W惯量一样的扭转1 节振动，变成前后振动。 虽与离合器片的摩擦系数相关，但也影响发动机悬架、悬架的刚性，离合器的控制连杆等。 驱动系的扭振 4 缸车的发动机 C2 扭矩变动
9、扭矩变动 发动机转速 rpm 10 现象 发进时，离合器分离的过程或者结束时，驱动系的扭振发达，在车辆的前后方向发生的剧烈振动的现象。 发生机理 离合器分离时，急剧传达发动机扭矩的同时，由于离合器推动力、离合器片和飞轮、与压盘的摩擦，离合器片发生打滑的现象。 在这种情况下，传达急剧的发动机扭矩，诱发驱动系的振动，变成自励振动。虽然驱动系的扭振是最低次数的驱动系扭转 1 次振动，但是因为离合器打滑，在没有曲轴的惯量的情况下的 10Hz 前后的振动出现，如果动力总成的共振助长离合器接合的话，就变成通常的扭转振动的 1 次 2 3Hz（ 挡 ） 的低频振动。颤振按发生的方法分为以下 3 种。 1）
10、自励振动引起的颤振 离合器片的端面材料的摩擦系数相对滑动速度增加，在减少的情况下的摩擦面上引起粘滑现象，由此引起传动扭矩的变动，诱发驱动系的扭转变动，造成车辆的前后振动。 2） 强制振动引起 的颤振 由于离合器片的平行度不良，罩爪的不齐等，出现摩擦面的单面阻碍，发动机、离合器片每次转动传达扭矩变动，诱发驱动系的振动。 ） 强制自励振动引起的颤振 在拥有拉索式，连杆式离合器的车辆上离合器接合时，变速器和车体发生相对变位，经由分离系，压盘的推动力变动，诱发驱动系扭振。 减低方法 通过增大压盘的推动力，防止滑动。 通过变更离合器的摩擦特性，防止振动发散。 通过增大发动机悬架的弹簧、减弱特性，变更共振
11、点或者降低水平。 离合器振动 clutch judder 由于离合器打滑，被曲柄轴到飞轮和轮胎的系统分离，后者的振动发生，接合后的驱动系的扭振发生。而且，承受其半力的动力总成的 ROL L 共振助长振动的发生。 发动机 曲柄轴 飞轮 轮胎 车轮 驱动轴 变速箱 离合器 图 a 驱动系扭转系 离合器片打滑 离合器片结合 图 b 离合器抖动时的主轴扭矩 扭转 1 次振动 主轴扭矩 11 现象 FF M/T 车，发进时、变速时、加减 速时、发动机急速变化时车体前后大幅度振动的现象。 发生机理 急剧的发动机扭矩的变动传递给曲轴时，诱发驱动系扭转系的振动，通过悬架传递给车体。同时，驱动系扭转系的反力作用
12、于动力总成，产生动力总成的侧倾装置的振动。因此，受这些振动的影响，车辆伴随前后振动加速。 图 a 表示 从 nd 2000rpm 滑行到全开加速时的驱动轴、动力总成、车体的振动。 通过发动机的扭矩，我们明白了驱动轴中驱动系的扭振 1 次、动力总成的振动变成以侧倾装置振动为主体的振动。 加上这些振动和车体的振动特性，变成车体的前后振动。 这时的振动因 为不受车体前后方向的约束 （ 车体前后共振频率 Hz） ，低频驱动系的 1 节振动成为主体，前后摇动车体。 减低方法 如果除开控制作为起振源的发动机的扭矩的话，有以下减低方法。 1） 驱动系扭转系 提高驱动轴的扭转刚性 (提高 fn，改善衰减力 )
13、 降低驱动系的低弹簧、松动 （ 离合器片 、驱动轴等 ）（ 降低松动引起的冲击力 ） 2） 动力 总成 提高动力 总成 的侧倾衰减 、 流体悬架等（ 缓和发动机扭矩反力的冲击 ） ） 悬架 提高前后衰减 （ 缓和前后冲击 ） 驱动系扭转系的 1 次振动是以驱动轴的扭转惯性和曲轴、飞轮、变速器齿轮为惯量的振动 系。因此，由于惯量是齿轮比的平方，变大；驱动轴扭转刚性是平方分之一，变小。齿轮比变大 （ 速 ） ， fn降低 。 概略 速 ： Hz 2 速 ： Hz 速 ： Hz 速 ： Hz 左右 沟槽振动 从 2 n d 2 0 0 0 rp m 开始全开加速 驱动轴扭矩 驱动系扭转 1 次振动
14、汽缸盖罩前后 G 动力总成 RO L L 振动 座椅升降器前后振动 驱动系扭振是主体振动 图 a 颤振 扭矩 动力总成和驱动系扭转系 差速器 轮胎 扭矩反力 发动机扭矩 曲柄轴 飞轮 发动机 变速箱 驱动轴 车轮 轮胎 驱动系扭转系 1 次振动模式 离合器 12 驱动轴扭矩振动 车体前后振动 车体上下振动 悬架前后振动 动力总成前后振动 图 a 加速时的冲击（ 2nd全开 Y F 4 1 ） 扭矩 现象 加速或减速时，急剧的发动机扭矩在悬架前后方向变成驱动力，从传动系传达给车体。而且，其反力作用于动力总成，由发动机悬架传达给车体，发出伴随咚或者 DONSUN 等声音的冲击性振动。 发生机理 （
15、 横置 FF 车 M/T 车 ） 发动机的过渡扭矩传达给驱动系，因 T/M、 差速器而增大，经由悬架传达给车体。其反力作用于动 力总成的摆动方向，在发动机悬架上作为冲击输入传达给车体产生振动。 图 a 表示加速冲击发生时的系列波形。如果发动机的扭矩因急加速等急剧作用的话，诱发各振动系的共振，该振动系的 1 次衰减。在图 a 上，驱动轴的扭矩诱发驱动扭矩和驱动系扭转 1 次振动，该驱动系的扭振成为根本。承受反力的动力装置，在刚体系的振动特别是侧摆振动把驱动力传达给车体的悬架，出现车体的前后振动，车体的上下振动出现车体的平衡、弯曲振动，车体的前后振动出现驱动系的扭转 1 次、悬架前后振动分别出现。
16、 减低方法 发动机扭转角 如果扭转角大的话，传达给驱 动系 悬架 、 动力总成 车体的冲击输入变大，对冲击不利。 用发动机 CPU 只读存储器控制 驱动系扭转 1 次振动 由驱动轴的扭转刚性和曲轴等的惯量决定。 因为由于离合器、铰链的松动等，冲击力增大，解决松动是基本。而且，设置松动的情况，尽可能缩小 1 挡和 2 挡的刚性比。 悬架前后振动 与悬架的前后刚性、减幅相关，扩大液封衬套作用的悬架衰减特性。 动力总成 与发动机支架的效果、弹簧定数、衰减特性相关，弹簧定数的线形或者衰减特性的增大。 车体的振动 虽然与车体的弯曲振动相关联，但难控制。 加减速振动 振动的传递通路 驱动系扭转系 扭矩 驱
17、动扭矩 驱动系扭转 1 次 悬架 悬架的前后振动 驱动系扭转 1 次 悬架前后 动力总成刚体 车体跳振 车体弯曲 R O L L 振动 跳振 上下弯曲 驱动反力 动力总成 13 振动输入 M OU NT 特性 振动输入变化 图 a 加减速振动和 M OU NT 特性 2折折点位置 线形弹簧常数 2折弹簧常数比 振动输入 振动输入 振动输入 概要 从 加减速时的冲击来讨论支架的特性 （ 通常的橡胶 ） 以及发动机的输出特性 。 悬架特性 图 a 表示加减速时作用于前悬架的振动输入 。（ 相当于 nd2000rpm 的全开加速行驶发动机扭矩10kgmYF） 1) 线性弹簧常数的倾向 如果弹簧常数变
18、大，振动输入增加。 （ 虽然弹簧常数低最好，但是衰减性恶化 ） 因冲击输入，峰值是平均值的 2 倍。 线性弹簧输入最小。 2) 2 折弹簧常数比 如果 1 节和 2 节弹簧常数比增加，振动输入增加。 3) 2 折点位置 折点位置接近平均值时，振动输入最大。 因为怠速振动，居中的悬架弹簧常数 虽然需要减少，但如果不提高第 2 节的弹簧常数，从通常行驶下的扭矩减低折点最好。 发动机的输出特性 图 b 是看踩加速踏板，使发动机的输出扭矩扭转角变化时的驱动轴的角度变化的。从中明白发动机的输出扭矩扭转角和驱动轴扭矩扭转角成比例。 图 c 表示这时的驱动轴扭矩扭转角和坐席升降器上下前后振动的关系。如果驱动
19、扭矩的扭转角增加，坐席的各种振动也增加。 因此，为了减少坐席的各种振动，需要减小发动机的输出扭矩扭转角。 加减速振动 发动机悬架 , 发动机特性 1 .8 L F BC 规格 A ：现用 OO MF BC 规格 B ： A+ 减速燃料 CUT 去掉 + 无喷气 C 规格： EC （无反馈） CA B 发动机转速 2 0 0 0 rp m 节气门开度 发动机输出扭矩倾角 图 b 发动机输出扭矩和驱动轴倾角的关系 驱动扭矩倾角 目标水平 驱动轴扭矩倾角 14 驱动轴 曲轴 飞轮 驱动扭矩 变速箱 离合器 驱动扭矩反力 发动机 冲击的吸收 由于加速、减速或变速，发动机的急剧扭矩作用于动力总成的驱动系
20、，其反力作用于动 力总成的框体。 （ 靠 或差速器的齿轮产生反力。 ） 这些扭矩或者其反力经由悬挂、发动机悬架传达给车体。为了减低冲击力，基本上 1. 降低刚性 。 2. 增大衰减。 必不可少。 实际上，如果降低刚性，衰减也降低，行程增大，干涉，吸收不好等问题发生。 因此，以前，刚性越大对冲击来说越好，但同时衰减会变大。 冲击吸收一般悬架需要 （ 图 ） 对于第 1 次的冲击，在足够的行程里低刚性 第 2 次以后，为了良好吸收，大衰减 而且，降低冲击输入、冲击的速度 （ 发动机扭矩的上仰角度 ）。 减低加减速冲击 冲击输入 降低扭矩角度 （ 发进加速性能 不降低的程度 ） 驱动系扭转系 离合器
21、片、驱动轴的扭转特性 （ 刚性、衰减、行程、松动 ） 发动机悬架 有悬架特性 （ 刚性、衰减、行程 ）。 对于受限的行程，以能吸收其冲击输入的最低刚性、最大的衰减对冲击好。 加减速振动 冲击力的吸收 刚性下降 刚性下降衰减增大 图 a 刚性、衰减的影响 向车体输入 15 概要 讲述起因于 4 缸发动机的扭矩变动诱发的驱动系的 3 节振动的嗡嗡声、异常音。 驱动系扭转 3 节振动 齿轮、轴 （）、 传动轴 （、） 作为惯量、离合器片、驱动轴的扭转刚性的并列弹簧的振动，扭矩变动大的全开加速或全闭滑行时容易发生。因为齿轮比不同，扭转系的 刚性不同，齿轮比越大 越高 （ 变速挡 ）。 因此，如果考虑全
22、开全闭的运转条件的话，驱动系扭振 3 节的 下降良好。 嗡嗡声 驱动系扭转 3 节，离合器片、驱动轴扭转特性和 、 传动轴的惯量是主体。一般地，受离合器片、驱动轴的扭转刚性和 齿轮、传动轴的惯量影响大。图 就是表示该关系的图，根据 的变化，知道嗡嗡声变化。通过降低离合器片、驱动轴的扭转刚性 （ 大的话效果更明显 ）、 扭转 3 节，可以减低到车体的传达力。 驱动系异常音 虽然振动形态、对策与上述相同，但是与离合器的 扭转特性 （ 扭矩和扭转角、减幅、滞后扭矩 ） 有关。图 表示 的驱动系异常音 （ 锵锵 音） 发生时的 齿轮角速度变动和滞后未发生时的异常音。 虽然由驱动系的扭转 3 节 控制，
23、但是因为 在全闭时是扭矩变动增加方向，反过来降低 ，带到发动机扭矩变动小的领域。 驱动系扭转 3 节 嗡嗡声 ,异常音 扭转刚性 发动机转速 rp m 发动机转速 rp m 图 b 驱动系扭转系和嗡嗡音（速全开加速） ）传动轴惯量的影响 ）离合器扭转刚性的影响 后席音（） UP P E R 前后振动（） 主轴 轴扭矩（） 发动机转动次频率 z 发动机转动次频率 z 主轴 轴扭矩（） UP P E R 前后振动（） 后席音（） 音压水平 振动输入 振动扭矩 音压水平 振动输入 振动扭矩 3 r d 全开滑行 发动机转动次频率 Hz 图 c 扭转节和 T /M 齿轮角速度变动 发动机转速 r p
24、m 16 现象 有时因发动机吸入音、排气音，发出车室内嗡嗡声。这些声音作为音源，诱发车室内的共鸣 （ 轿车的情况约 ） ，后席容易发生嗡嗡声。 （ 4 缸车约 左右）。 发动机吸入声 全开等吸入量大的情况，发动机的吸入声变成音响加振，诱发车室内的共 鸣。 柴油机的情况，与主轴无关，成为大问题的情况比较多。 图 表示全开加速时的发动机室内声和车内声的关系。 车室内的共鸣因为后席声为大音响状态，容易发生在后席声。 在 左右，发动机吸入声的依赖性大，发动机室内音压和车室内音压基本成比例关系。 因此，吸入进入口需要在发动机室外（发动机前方） 。 排气吐出声 与吸气同样，全开、全闭时排气吐出声变大。排气系统的消音器，一是靠与车室内的共鸣附近一致的燃烧室减低嗡嗡声，二是扩大消音器容量减低吐出声、嗡嗡声。 车室内共鸣 音响状态在后座的耳朵位置 大。后座成为问题。 地板、车顶、玻璃、后侧板等车室内共鸣的境界条件不同，若干车室内的共鸣变化。 嗡嗡声 吸入声 ,排气声 发动机次频率 Hz 图 a 发动机戏入音和车内嗡嗡音 发动机室内音压（） 吸气管道延长 无空气滤清器 全开加速 缸 . 带吸气管道 无吸气管道 音压水平 后席音（） 后席音（） 排气吐出音（） 消音器容量 . 消音器容量 . 音压水平 发动机转动次频率 Hz 图 b 排气吐出音和车内嗡嗡音 全闭滑行 车室内共鸣次 图 共鸣状态
