摘要
NVH（Noise、Vibration、Harshness）品质是最能直接体现车辆乘驾感受的汽车性能，越来越被客户和厂家重视。手动挡乘用车在起步时往往会产生一种振幅明显，令人不适的振动，主要表现为车身前后方向的抖动，称之为起步抖动（Judder）。起步抖动问题不但影响驾乘舒适性，还会加速相关零部件的老化和疲劳破坏，缩短零部件的使用寿命。同时，起步抖动增加了缺乏经验的驾驶员误操作的可能，影响到汽车行驶安全性。因此，控制起步抖动问题是整车 NVH 性能优化过程中面临的重要问题之一。本课题依托实际工程项目，分别从理论和试验角度出发，针对起步抖动仿真分析及评价进行研究，主要进行了以下工作： （1）建立了经典的皮带摩擦模型和传动系当量模型并在此基础上分析了起步抖动的机理，包括起步抖动产生条件、激励来源和传递路径等。结果表明：离合器摩擦系数负梯度引致的自激振动，离合器摩擦力周期性波动引致的强迫振动和传动系模态过于接近引致的共振是起步抖动产生的三大原因。 （2）依托中国汽车技术研究中心试验条件进行了起步抖动实车试验及主观评价。分别选取前置后驱MPV车型5辆，前置前驱SUV车型5辆，共计9款10辆车进行起步抖动实车试验。同时，选取多名长期从事整车NVH性能优化的工程师，采用“5等级刻度”的等级评分法分别对上述试验车进行起步抖动主观评价。 （3）在充分阐述离合器摩擦特性、两级扭转非线性特性及传动系模态等关键零部件特性后，建立了一套包含动力总成系统、悬架系统及车身的当量整车动力学模型。在建模过程中，详细论述了模型等效转化原则和建立当量整车动力学模型所需参数及其获取方法。最后，采用实车试验数据与该模型仿真分析数据对比，验证了本课题所建立的当量整车动力学模型的合理性及准确性。 （4）提出了可用于工程实际的起步抖动评价指标，并建立了起步抖动评价标准。在全面考虑起步抖动车身三向响应的基础上，针对起步抖动所产生的不同主观感受提出了能够衡量起步抖动程度，且能够体现与主观评价相互映射关系的普适性评价指标。利用皮尔森相关系数对客观评价指标与主观评价结果进行相关性分析，首先将车身XYZ三向响应指标与主观评价做第一轮相关性分析，将其相关系数确定为对应方向上的权重系数，然后将车身XYZ三向响应分指标拟合成一个加权指标，并与主观评价结果再进行第二轮相关性分析，从两轮相关性分析的结果层层递进综合地分析所提指标的可行性。结果表明，本课题所提出的起步抖动客观评价指标与主观评价结果间普遍具有高度强相关关系，从而验证了指标的可行性。最后，将所提出的起步抖动客观评价指标拟合成一个综合评价指标，再次进行相关性分析，结果表明，起步抖动综合评价指标同样与主观评价结果具有高度强相关关系。 （5）开发了起步抖动自动计算软件包并分析了影响起步抖动的整车设计参数。结合工程实际需求，采用MATLAB软件开发起步抖动自动计算软件包，包括传动系模态计算软件、试验数据自动计算软件及起步抖动分析软件。同时，分析了车辆设计参数对于起步抖动的影响，为离合器等传动系关键零部件设计提供了参考。 课题创新点： （1）提出了起步抖动客观评价指标。在全面考虑起步抖动车身XYZ三向响应的基础上，针对起步抖动所产生的不同主观感受提出了三个能够衡量起步抖动程度，且能够体现与主观评价相互映射关系的可直接用于工程实际的起步抖动普适性评价指标，并在此基础上提出了起步抖动综合评价指标，进一步完善和发展了起步抖动评价体系。 （2）开发出了具备友好人机交互界面的起步抖动自动计算软件。该软件可分析整车设计参数对于起步抖动影响的贡献度，即反映关键参数对于起步抖动的影响程度，可在车型开发初期预测起步抖动情况，提前为车型开发指明方向。
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