前言    

駕乘舒適性作為 NVH 性能的重要一部分，是汽車設計開發的一項關鍵性能指標。油門及制動踏板作為汽車的操控機構，是駕駛者行車過程中接觸最為頻繁的部件之一，其振動水平會直接影響整車的駕乘舒適性。如果踏板機構存在明顯的抖動問題，是最容易被駕駛者感知和抱怨的，同時容易造成駕駛疲勞，進而影響駕駛的安全性。因此對踏板振動問題進行控制就顯得尤為必要。

以某研發車型 2500rpm 左右加速踏板存在強烈振動問題為例，通過對激勵源和傳遞路徑系統分析，確定引起踏板抖動問題的根源。并在此基礎上確定了合理的系統控制目標，為此類問題正向開發和前期控制提供依據，同時也為解決其他車內振動問題提供了借鑒和參考。

2  踏板振動測試分析防水透氣防爆閥仿真研究

研究對象為某研發車型，車況良好，主觀評價該車型發現在 2500rpm 左右加速踏板有強烈振腳感，容易引起客戶抱怨，主觀不可接受，急需優化解決。

2.1 踏板振動測試

針對該問題進行客觀測試，結合之前分析對相關部件進行測試。測點包括動力總成本體振動，懸置系統隔振，以及副車架，防火墻，踏板支架和踏板本體振動。測試工況為 2檔，3 檔全加速。

2.2 測試結果分析

1）發動機本體振動

圖 2 為發動機本體振動測試結果，研發車型與競品車型發動機本體振動水平基本一致，全階與 2 階振動幅值與目標車型相當，發動機主要激勵研發車型不高于競品車，說明盡管研發車型存在踏板抖動問題，但不是因發動機激勵源過大造成的。

圖 2 發動機本體振動

2）懸置系統隔振性能

圖 3 懸置系統隔振結果

圖 3 為懸置系統隔振測試結果，對比該研發車型與競品車型懸置系統 2 階隔振性能，盡管懸前懸后振動幅值存在一定差異，但主要激勵方向發動機 X 向和 Z 向隔振量均達到20dB，而且在引起踏板抖動的轉速范圍內車身側振動沒有出現明顯峰值，由此可以確定踏板抖動問題并不是由懸置隔振性能差導致的。

3）主要結構件動態特性

對車內響應點踏板振動數據進行時頻分析，在踏板抖動問題出現轉速區域與加速踏板 X 向振動相關（Y 向、Z 向并無明顯振動峰值，如圖 4 所示），發動機 2 階振動與 83Hz 共振帶的疊加導致在 2500rpm 左右的振動峰值。由于發動機 2 階激勵和懸置系統的 2 階隔振均達到同級別車型的性能目標要求，因此確定 83Hz 共振帶的來源成為解決這一問題的關鍵。

圖 4 踏板振動時頻譜圖

對比各結構件振動測試數據，83Hz 共振帶在防火墻 X向、踏板支架 X 向和加速踏板 X 向均存這一特征（如圖 5 所示），而且這些部件彼此相連，同時振幅基本一致，說明這些部件在這一頻率下有相同的工作模態。因為踏板和支架均固定在防火墻上，由此推斷該模態為防火墻 X 向彎曲模態的影響，導致在受到激勵時踏板支架和踏板隨著防火墻一起振動。

圖 5 主要結構件振動時頻譜圖

為驗證該模態是否為防火墻彎曲模態以及防火墻動剛度水平，對該車型防火墻進行模態與動剛度測試。測試的頻響函數結果如圖 6 所示，防火墻、踏板和踏板支架在 83Hz 頻響函數均存在峰值，而且由相位信息可以確定該頻率為結構模態，通過陣型識別確定該頻率為防火墻彎曲模態。同時測得的動剛度曲線如圖 7 所示，相對于競品車防火墻動剛度水平，研發車型的動剛度較低，導致在該頻率下出現防火墻 X向的模態，使踏板出現明顯抖動。

通過對踏板抖動問題整車激勵源及路徑和車內響應的全面測試及分析，確定了研發車型踏板抖動問題的關鍵是主要結構部件防火墻的縱向動剛度不足產生的局部模態導致的，而發動機的二階激勵和懸置系統的二階隔振均達到系統級目標要求，并不是造成踏板抖動的主要影響因素。

圖 6 防火墻、踏板與支架 FRF 曲線

圖 7 防火墻 X 向動剛度曲線

3 優化措施及驗證

針對防火墻縱向動剛度不足的問題，需要采取防火墻局部結構優化的方案。通常的結構優化思路是結合防火墻彎曲模態的陣型，在防火墻局部加筋來抑制縱向的彎曲振動。對于該研發車型防火墻結構類似于蝶形，其中部下邊緣由于中通道支撐作用縱向剛度相對較大，防火墻上邊緣借助 cowl的結構縱向剛度也比較大，因此在這兩處剛度大的結構間增加筋結構，可以有效的擴展高剛度區域，大大提升防火墻縱向動剛度，具體的優化結構如圖 8 所示。

圖 8 防火墻局部優化結構

優化后防火墻縱向動剛度相對于基態有明顯提升，由338N/mm 提高至 550N/mm，與競品車防火墻縱向動剛度水平基本一致，測試結果如圖 9 所示。

圖 9 優化后防火墻 X 向動剛度曲線

在此基礎上對整車加速工況踏板振動進行驗證，測點及工況與基態保持一致。防火墻局部結構優化后，防火墻縱向在 83Hz 左右的共振帶有明顯減弱，與此頻帶相交 2 階振動峰值有明顯降低，由 50mg 降低至 32mg 左右，測試結果如圖10所示。同時加速踏板縱向振動也有明顯改善，在2500rpm左右振動峰值由 58mg 降低至 25mg 左右（如圖 11），主觀評價該轉速下踏板抖動現象基本消失，主觀評價可以接受。

圖 10 優化前后防火墻縱向振動

圖 11 優化前后加速踏板縱向 2 階振動

4  結論

針對某研發車型加速踏板 2500rpm 左右強烈振動問題，通過對主要激勵源和傳遞路徑系統分析，包括懸置系統隔振性能，主要結構部件動態特性等。確定問題的根本原因是防火墻縱向動剛度低，從而導致在該頻率下防火墻帶動踏板產生強烈的縱向振動。通過對防火墻結構合理的局部優化，提升了防火墻縱向動剛度水平，使在問題頻率下的防火墻縱向振動得到了抑制，從而使整車踏板抖動問題得到了解決。為此類問題的解決提供了思路和經驗參考。此外，在相關系統及零部件的分析中，確定了合理的系統控制目標，為此類問題的正向開發和前期優化控制提供了依據。