汽车高速方向盘摆振问题整改[1]

【技术帖】方向盘摆振问题的Benchmark及CAE分析解决方法摘要：方向盘摆振是汽车样车开发阶段常见的振动问题，甚至影响驾驶员的舒适性和行车安全。

针对某SUV 车型的方向盘摆振问题，通过Benchmark 方法和试验测试，设定摆振评价指标和指标限值，明确摆振问题的激励源和振动传递路径。

通过灵敏度分析快速识别传递路径中对摆振影响较大的动力学参数，提出了整改方案，并借助CAE 方法快速验证了方案的有效性。

在开发样车上通过增大齿条摩擦力、增大方向盘转动惯量和降低转向器安装衬套整车y向刚度等方法，使摆振幅值降低76%，摆振现象得到有效改善。

引言随着汽车的普及，消费者越来越重视汽车的品质和安全，方向盘摆振是样车开发阶段常见的振动问题，甚至影响驾驶员的舒适性和行车安全。

解决方向盘振动问题主要有以下几种途径：控制激励源；优化振动传递路径，提高传递路径的隔振能力；降低响应，优化转向系统振动特性等。

造成方向盘摆振的激励源主要是车轮的非均匀性，包括质量不平衡、刚度不均匀和尺寸偏差等。

整车厂解决方向盘摆振时采取的措施涉及到车轮系统（调整轮胎动平衡、调整车轮偏心等）、悬架系统（调整悬架下摆臂后衬套的刚度等）和转向系统（加强转向系统安装衬套、安装支架的刚度等）。

可见影响方向盘摆振的因素较多，各因素对于不同车的摆振影响各不相同，需根据实车情况分析。

本文针对某款SUV 试制样车在高速行驶时的方向盘摆振问题，通过Benchmark方法结合试验测试确定摆振频率和振动量级，提出评价摆振问题的客观测试指标和指标限值，明确激励源和传递路径。

采用灵敏度分析方法快速识别对问题车摆振有较大影响的动力学参数，提出整改方案，并借助CAE 方法验证了整改方案的有效性和可行性。

最终在实车上进行验证，取得了较好的效果。

1、方向盘摆振问题分析1.1 方向盘摆振现象方向盘摆振是样车开发阶段常见的影响车辆驾驶舒适性的现象，具体表现为车辆在平直路面高速行驶时，达到某一特定车速（一般在100km/h 以上），方向盘的周向连续振动现象。

汽车行驶系统的故障检测诊断与维修随着近些年我国汽车技术不断发展与顾客需求持续提升，使得我国目前已经成为全球第一汽车消费与制造大国。

今后数十年，车联网、物联网、人工智能以及大数据等会彻底改变汽车产业发展格局，使汽车运输逐渐实现环保化、节能化以及智慧化。

相对汽车而言，行驶系统发挥着重要作用，它对汽车操纵稳定性、安全可靠性以及驾车舒适性等具有重要作用。

行驶系统会在汽车行驶距离逐渐增加的过程中表现为劣化倾向，最终导致故障发生率的提升。

汽车行驶系统故障发生主要原因包括维修保养不当、路况或气温条件较差、制造质量较低以及偏载超载行驶等。

因此，对汽车行驶系统故障进行及时、正确检测有助于实现汽车的舒适、稳定行驶。

1 汽车行驶系统结构组成及分类1.1 行驶系统的结构组成车架、车轮、车桥以及悬架等共同组成汽车行驶系统，该系统具体分为车轮履带式行驶系统、全履带式行驶系统、轮式行驶系统、水陆两用式行驶系统以及半履带式行驶系统。

汽车一般在坚实路面行驶，直接接触地面的部位为车轮行驶系统，而在雪地、沼泽地行驶的则为履带式行驶系统，该系统对地面附着力比较大、比压比较地，具有良好通过性能。

汽车行驶系统作用主要在于使汽车能够形成支承全车的一个重力，通过驱动车轮可以与路面相接触，从而形成附着牵引力，这样行驶系统就能够承受车轮运行期间对路面的反力与力矩，同时配合汽车的转向系统，为汽车操纵平稳性与安全性提供保障。

同时汽车行驶系统接触坑洼不平路面时，可以对车身导致的颠簸振动进行缓冲，以降低车辆与货物的动载荷，使汽车驾驶舒适性与平顺性得到提升。

1.2 汽车行驶系统的分类在汽车行驶系统的具体分类中，其一，车架能够固定汽车总成与部件，确保其可以固定在正确位置，车架是汽车装配基体，与车桥相跨接，其结构主要表现为桥梁式。

车架要求质量小、结构简单，同时具有足够的刚度与强度。

车架种类包括无梁式、边梁式、特殊材料以及铝合金形成，现阶段的主流车架主要是无梁式和边梁式，而客车、货车大多选择边梁式车架;其二，汽车车桥由于功能应用的不同，可将其划分为四类，即：驱动桥、转向驱动桥、支持桥、转向桥，车桥功能主要是与悬架、车架相连接，在车架两端装载汽车车轮，从而完成车架、车轮力矩彼此传递的任务，现代汽车大多会应用前桥转向;其三，悬架指的是车桥和车架间传力连接装置，主要用于传力、导向以及减振等，和汽车行驶舒适性、稳定性相关性极为密切;其四，减振器具体分为充气式、筒式以及阻力可调式减振器，主要为液压控制，需要较大伸张阻尼和较小压缩阻尼，确保能够迅速弹性缓冲与减振，防止由于振动太猛而增加阻尼。

汽车电控转向盘摆振故障分析【完整版】(文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用,可编辑放心下载）职业学院汽车运用与维修专业毕业论文论文题目：汽车电控转向盘摆振故障分析学生姓名：黄学号：14067指导教师：马专业：汽车运用与维修年级：12五年制职业学院职业学院机械系毕业论文声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文，是本人在老师指导下，进行实践工作所完成的。

除文中已经注明引用的内容外，本论文的成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。

对本论文所涉及的研究工作做出奉献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本论文声明的法律责任由本人承当。

签名：年月日引言随着社会进步科学的开展，汽车已经进入各家各户，人们对汽车的了解也越来越深。

有的时候你的爱车在行驶过程中会出现各种问题或故障，对您造成不可防止的损失。

而汽车行驶系统作为汽车的根本组成系统，它在行驶中也会出现各种问题。

其中方向盘摆振最为常见，方向盘摆振不但影响驾驶员对汽车的操纵，也会影响汽车行驶的平稳性乘坐舒适性以及平安性。

为解决此问题，不但需要平时加强对汽车转向系的保养，汽车转向系的改进也占据了重要的一局部。

因此这也促进了汽车转向系的开展。

摘要在汽车行驶中，方向盘摆振最为常见，方向盘摆振不但影响驾驶员对汽车的操纵，也会影响汽车行驶的平稳性乘坐舒适性以及平安性。

本文首先介绍了汽车转向系统的开展及结构，并且从汽车高速、中速、低速以及减速行驶状态中，分析了方向盘摆阵故障的原因及其诊断、排除方法；简单分析了液压助力转向系统液压局部发生故障的诊断方法，并浅谈了电子转向系统；最后通过案例对汽车转向盘摆振故障加以分析。

关键词:转向；摆振；故障；电控第一章转向系摆振常见故障诊断1.1什么叫方向盘摆振汽车在行驶时方向盘左右摇摆或上下抖动的现象称为方向盘摆振。

1.2轮胎磨损不正常1〕现象：轮胎磨损速度加快，胎面形状出现异常。

2〕原因：〔1〕轮胎气压不符合要求；〔2〕轮胎长期未换位；〔3〕前轮定位不正确，其中尤其是前束与外倾配合不正确；〔4〕轮毂轴承松旷或转向节与主销松旷；〔5〕纵、横拉杆或方向机松旷；〔6〕钢板弹簧U形螺栓松旷；〔7〕钢板弹簧衬套与其销松旷；〔8〕前轮径向圆或端面圆跳动太大；〔9〕前轮旋转质量不平衡；〔10〕前轮摆头；〔11〕前轴与车架纵向中心线不垂直或车架两边的轴距不等；〔12〕前轴或车架弯、扭变形；〔13〕前轴刚度缺乏；〔14〕转向横拉杆〔尤其是弓形横拉杆〕或横拉杆臂刚度缺乏；〔15〕前轮放松制动回位慢或制动拖滞；〔16〕轮胎螺栓松动；〔17〕经常超载、偏载、起步过急、高速转弯或制动过猛；〔18〕经常行驶在拱度较大的路面上；〔19〕转向梯形不能保证各车轮纯滚动，出现过多转向或缺乏转向；〔20〕轮胎质量不佳。

汽车转向盘摆振故障分析摘要: 在汽车行驶中～方向盘摆振最为常见～方向盘摆振不但影响驾驶员对汽车的操纵～也会影响汽车行驶的平稳性乘坐舒适性以及安全性。

本文首先介绍了汽车转向系统的发展及结构～并且从汽车高速、中速、低速以及减速行驶状态中～分析了方向盘摆阵故障的原因及其诊断、排除方法,简单分析了液压助力转向系统液压部分发生故障的诊断方法～并浅谈了电子转向系统,最后通过案例对汽车转向盘摆振故障加以分析。

关键词:转向;摆振;故障;电控11引言随着社会进步科学的发展，汽车已经进入各家各户，人们对汽车的了解也越来越深。

有的时候你的爱车在行驶过程中会出现各种问题或故障，对您造成不可避免的损失。

而汽车行驶系统作为汽车的基本组成系统，它在行驶中也会出现各种问题。

其中方向盘摆振最为常见，方向盘摆振不但影响驾驶员对汽车的操纵，也会影响汽车行驶的平稳性乘坐舒适性以及安全性。

为解决此问题，不但需要平时加强对汽车转向系的保养，汽车转向系的改良也占据了重要的一部分。

因此这也促进了汽车转向系的发展。

2汽车转向系的发展及分类在汽车发展的100多年里，到今天，转向系统也经历了长时间的演进，很大程度上促进了汽车的发展。

目前已经有电液转向系，电控转向系和电子转向系。

应用电子转向系的汽车可能不会出现方向盘摆振。

但是由于该转向系的造价高并没有得到广泛应用。

所以目前大部分汽车还在应用传统转向系电液转向系和电控转向系，因此汽车方向盘摆振故障依然存在。

2.1传统转向系统传统的汽车转向系统是机械系统。

汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘，通过转向器和一系列的杆件传递到转向轮上而实现的。

通常根据机械式转向器的形式可以分为:齿轮齿条式，循环球式，涡杆滚轮式，涡杆指销式。

而最常用的是齿轮齿条式和循环球式。

从上世纪四十年代起，为了减轻驾驶员的体力负担，在机械转向系统的基础上制造出液压助力转向系统。

它是在机械转向系统的基础上额外增加了一套液压助力系统，一般由液压油泵、V形带轮、液压油管、供油装置、助力装置和控制阀。

检查项目1. 检査传动轴外观(损伤/ 变形/装配松动/平衡块脱 落等）2. 检査传动轴中央轴承装 配位置.（图A )3. 检査传动轴十字节(卡滞 /松动/相位角）.4. 测量差速器法兰跳度. (图B )5. 检査传动轴动平衡，若无 动平衡测量仪，则与同型正 常车做替换实验.（图C )通过测量，发现在车速100km /h 、发动机转速3600r/min 时，异响最强，其峰值频率为60Hz 。

E /G 不平衡时的振动频率E/G 转速 r/m in 360060Hz" 60s "" 60 -传动轴不平衡时的振动频率E/G 转速 r /m in360060s X 变速器齿轮比” = 60Hz60X 1计算结果为：发 动机不平衡的振 动频率与传动轴 不平衡的振动频 率一样。

但是由 于异响在E /G 高 速空转时并不出 现，所以，判定 传动轴的不平衡 是振动力的来源。

(B o d y VIDTi症状描述车速100km /h 时，方向盘开始发抖：车速120km/h 时， 方向盘发抖现象最为严重。

VLateral shake(Body and seat vibrateright and left)通过测量，发现方向盘 在车速120k m /h 时振动最大，该峰值频率为18H z 。

轮胎不平衡时的振动频率_车速 <k m /h >x 1000m2tr X轮胎半径(m > X 3600<s e c .>120 X 1000代…0.3 X 3600注：设该车轮胎半径为0.3米因为计算得出的 频率与振动仪测 出的频率相吻合,故推测是轮胎相 关的因素引起了方向盘摆振。

检査项目1. 车辆状态检査（轮胎/轮毂/转向相关/悬架相关）2. 轮毂轴承和轮毂接续部位检査（间隙/装配不良等）3.测量轮胎圆跳度（纵向/横向跳度）.（图A )4.测量轮毂偏摆.（图B )5.测量轮毂轴承偏摆.（图C )6.测量轮胎动平衡.（图D )7.检査四轮定位.高惠民(本刊编委会委员）曾任江苏省常州外汽丰田汽车销售服务有限公司技术总监，江苏技术师范学 院、常州机电职业技术学院汽车工程运用系专家委员，高级技师。

制动抖动问题研究作者：李伟王喆王夕铭来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2016年第06期摘要：本文重点对车辆高速制动时引起的方向盘抖动问题进行研究，通过对引起抖动的路径分析、相关零部件提升验证、台架试验测试等方式进行论证，辅以实车的测试，在很大程度上减少了问题的发生。

关键词：制动盘；摩擦片；轴套；高速制动；方向盘抖动中图分类号： TM35 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）18-192-20 引言随着当前国内乘用车辆的普及，人们对车辆的安全性、可靠性的要求也越来越高。

因盘式制动器具有频繁制动时能保证良好的制动效果，能较快地冷却，保养和维修方便，径向尺寸小等特点，已被各大主机厂广泛采用，但盘式制动器仍然面临着诸多业内难题需要解决。

本文主要研究车辆高速行驶的情况下采取制动后引起的方向盘抖动问题。

1 高速制动抖动高速制动抖动是指车辆在一定的车速范围内（80-120km/h）施加制动时引起的方向盘剧烈抖动的现象（严重时会引起踏板和车身底板的震动），车速低于80 km/h时采取制动不会出现此类现象，问题车辆行驶里程一般大于2万公里，且随着行驶里程的增加抖动现象会加剧。

2 机理及失效模式确认制动抖动的振源是制动器子系统，发生抖动的原因是制动力矩的波动和制动压力的波动，通过前悬架和转向系统的传递和放大，表现为方向盘圆周方向抖动，严重的会引起踏板弹脚和车身的抖动。

某车型售后市场持续反馈长里程制动抖动问题，通过顾客走访和实车试验，发现车速在120 km/h 时施加中等强度制动，在80 -120 km/h速度区间制动时方向盘抖动严重，速度降到80km/h以下时抖动现象消失；热车抖动情况较重；用NVH测试设备采集相关数据，抖动时（13Hz）方向盘Y方向振动最大。

（图1）3 原因分析3.1故障再现测量6例故障（5例）/量产车辆制动盘（2例）DTV数据，结果如表1。

通过表1可知量产产品尺寸均在图纸要求范围之内，售后产品短里程内DTV即出现较大变化，且3#、4#、5#制动盘已经超出售后以往经验值更换标准（0.02）。

汽车方向盘抖动故障诊断与排除摘要汽车方向盘是汽车转向系统中最重要的部件，是我们行车过程中最亲密最重要的控制装置，它决定着汽车行驶的方向。

我们在开车的过程中通过操控方向盘控制着整台汽车的行驶轨迹，可是我们很少会意识到方向盘存在着隐疾。

汽车开的时间长了会出现各种状况，有一种就跟方向盘有关——方向盘抖动。

造成这一故障的原因有很多，本文就将针对经常开车的车主都遇到过方向盘抖动的问题进行分析和解决。

关键词方向盘；抖动；故障；诊断分析大多数经常开车的车主一旦遇到方向盘抖动的现象都会选择去4S进行检查和维修，4S店说是什么故障那就是什么故障，花钱去修就行了。

但是作为车主你多少也应该知道方向盘抖动问题出在哪，问题严不严重，再去4S店、修理厂看他们怎么维修的。

掌握了這些技能就不怕修车被坑，不怕再花冤枉钱。

方向盘抖动主要分成两种情况，一种是汽车怠速的时候发生抖动，这种抖动现象不是很常见，我们在生活中也很少遇到，当然这种抖动的幅度也不是很大，一般是因为汽车共振所引起的方向盘抖动，对车主在车辆的使用过程中影响不大。

另外一种是汽车行驶时出现方向盘抖动，这种情况是很常见的，大多数车主在行车过程中都会遇到，下面我就针对几种常见的方向盘抖动故障现象进行诊断分析。

1 汽车低速行驶时方向盘抖动1.1 故障现象汽车行驶时速在30至40公里时，方向盘抖动，并且车身也伴随着晃动感，就像坐船的感觉，晃晃悠悠的。

1.2 故障诊断分析开车过程中出现这种状况大多数是由于轮胎在日常使用过程中发生碰擦、碰撞或者老化陈旧所引起的轮胎变形，一般情况下更换轮胎就可以了。

1.3 故障案例一辆2011款北京现代悦动轿车，搭载G4F4发动机，行驶里程约16000公里。

据车主介绍：汽车低速直线行驶时，方向盘微抖，转向回正过程中方向盘一愣一愣地回正，回正时不柔和，不平稳，此外直线行驶过程中，汽车向右跑偏比较严重，并伴随车身共振现象。

4S店维修人员首先对轮胎进行了检查，将方向盘向右打死后，仔细检查轮胎发现前轮胎磨损不平，轮胎中部往内侧磨损比较严重，维修人员建议更换两个前轮胎，车主不太愿意更换轮胎，并告知4S店汽车到目前为止还没做过四轮换位，后来维修人员将每个轮胎都做了一次动平衡实验并进行了调整，最后做了个四轮换位，将汽车前后轮胎进行调换位置，车主试车后故障消除。

NEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车1　背景面对全球能源危机及日趋严重的环境污染问题，新能源汽车逐渐兴起，目前已快速成为汽车市场的主力军。

从能量转化角度来讲，新能源车又可以分为电动车、燃料电池车、混合动力车三类。

混合动力电动汽车通过内燃机工作效率的优化，怠速停机和制动能量回收等措施实现混合驱动与混合制动，达到整车节能减排的目标；基于电驱动系统的高效率、制动能量回收和附属系统的电动化等途径，纯电动汽车实现了整车的高效率运行；插电式混合动力通过车外充电与车载发电系统的结合，集聚了上述两种车型的优点，实现了城区短途的纯电动运行与远途的混合动力运行[1]。

混动汽车常见三种类型：外插电式混动、油电混联式混动与增程式混动。

三种混动汽车均存在发动机、动力电池、驱动电机等关键零件，不同的是外插电式混动汽车，可以通过DCDC将外部交流电储存于动力电池中，在功率需求满足的情况下，优先使用电力进行驱动，常见的汽车有比亚迪秦plus。

油电混联式混动则是无法外部充电，因电池容量低、纯电续航较短，因此通过发动机工作持续充电，部分工况发动机亦可直接驱动，常见车型本田奥德赛。

最后一种增程式混动，则是在油电混联式混动的基础上，加大电池容量，并布置外充系统，但发动机工作仅用于动力电池充电，不参与直接驱动，常见车型理想one[2]。

混动汽车相对于传统汽车，增加了动力电池、驱动电机、发电机等高压系统，成本增加，对整车定价会有所提高，从而降低用户购买欲望。

除了整车成本、价格增加外，对于整车动力系统布置、零件可靠性及耐久验证、关键零件三包服务、售后问题排查及配件换件返修等，对主机厂及服务站都增加了一定的难度。

并且，国内充电服务基础设施目前不够完善，在一二线城市无法满足大部分用户便捷充电需求，在三四线城市则又无法普及。

对比随处可见的加油站以及3分钟加满油的传统车，外插电式混动汽车、增程式汽车可外充的优势就捉襟见肘了。

本文论述的车型是混动汽车中的油电混联式混合动力汽车，是在原有燃油车型基础上增加电驱动系统，取消变速器及发电机。

卡车前轮摇摆的原因与排除汽车前轮摇摆（俗称汽车摇头或方向盘摆振）故障，是指汽车前转向轮在一定行驶速度下，沿一条弯曲的波形轨迹前进，同时前轴在垂直平面内产生振动，引起前轮上下跳动，严重时方向盘发抖，手感发麻，甚至在驾驶室内可看到整个车头晃动。

它不仅增加了驾驶员疲劳程度，危及安全，而且加剧了轮胎磨损，增大了滚动阻力和汽车性能的应有发挥。

这是汽车维修人员比较头痛的故障。

一、产生前轮摇摆的原因前轮摇摆是一复杂的摆动问题，当外界干扰力的频率与汽车转向轮或某一部件自由振动频率接近时，前轮就会发生强烈的共振现象，这就形成了前轮摇摆。

其原因是多方面的，它除了与结构设计、制造和维修工艺有关外，在使用中出现摇摆故障时，还与转向机构松旷、前轮定位失常和前轮不平衡等因素有关。

1、转向机构松旷的影响。

转向机构除了传递来自方向盘的转向扭矩之外，还有阻尼转向轮自动偏转的作用。

若转向机构各配合件磨损松旷、各球节磨损过甚间隙过大，将会使转向传动系统阻尼作用减弱，振动位移量加大，前轮稳定效应降低。

2、前轮定位参数失常的影响。

前轮定位包括前轮外倾、前轮前束、主销内倾和主销后倾四个要素，且不同型号的车型都有各自的参数值。

如果前桥弯扭变形，主销与衬套磨损过于松旷，钢板弹簧固定松旷或错位等都会使前轮定位参数失常，从而破坏了转向轮的稳定效应，引起前轮摇摆。

3、前轮质量不平衡的影响。

前轮质量不平衡，对转向轮的跳动和摇摆都有影响。

造成前轮质量不平衡的具体因素有：1）前轮轮盘、轮毂和轮胎等的加工精度不高，材料及其密度不均匀。

2）装配时，轮胎、轮盘和轮辋等装配不同心。

3）轮胎磨损不均匀，外胎修补或翻新。

另外，转向系刚度太低，前钢板弹簧骑马螺栓松动或钢板销与其衬套配合松旷，转向系与前悬挂的运动互相干涉，道路不平，货物装载不合理等对前轮摇摆也有影响。

4、轮毂轴承松旷或损坏的影响。

轮毂轴承松旷或损坏就不能有效地受到轴向牵制，车轮遇到阻力就会在转向节轴上径向摆动，从而牵动车轮沿主销摇摆。