振动和声音本质上是相同的，声音是空气的振动，振动与声音同样都能以“波”的形式表示。本文介绍了关于车辆噪音与振动的基础知识；分析了常见的几种车辆噪音和振动的发生原理；以丰田凯美瑞故障案例诊断过程为基础，总结了车辆噪音和振动诊断的一般思路和方法。

一、振动源

噪音是由于车身的振动产生。如低频噪音、冲击音等。异响是车厢内、外物体与物体接触产生。如刹车鸣响、风切音等。本文介绍的是车辆噪音，暂不考虑车辆异晌。

振动源产生振动，通过共振系放大，再通过传达系统传播到振动体（图1）。如果振动体是车身，坐在车上或用手触摸车体就会感觉到振动。振动体振动也能发出声音，如果发出的声音频率在人耳可听到的频率范围，这就是噪音。

振动源就是使物体发生振动的强制力，是振动的根源。在汽车上振动源多种多样。主要是扭力变动产生的振动和旋转部件的不平衡离心力产生的振动。如发动机的爆发压力（扭力变动）、轮胎不平衡产生的离心力等。以下介绍几种常见的振动源。

1．发动机的爆发压力（扭力变动）导致的曲轴振动（图2）

发动机1个汽缸燃烧做功1次，曲轴扭力变化1次，振动1次。这种振动是恒定存在的。当加油时，扭力变动变大时，振动也会相应加大。

2．车轮振动

⑴ 轮胎不平衡导致的振动有两种。轮胎静不平衡：在离心力的作用下轮胎上下振动（图3）；轮胎动不平衡：旋转时两个重的部分产生离心力，2个离心力形成一个力矩，使车轮左右振动（图4）。

⑵ 车轮跳动量过大导致振动（图5）。轮胎旋转中心偏离、旋转时纵向跳动过大也会造成车轮振动。轮胎或轮毂外形失常，旋转时横向跳动过大也会造成车轮振动。

⑶ 轮胎刚度不均匀导致振动。轮胎由橡胶胎体、带束层等材料在圆周上分布而产生。轮胎在路面上每旋转1周，承受力呈周期性变化，导致车轮上下振动。

3. 传动轴旋转时产生振动

传动轴质量分布不平衡（图6）、传动轴中间支撑偏离、传动轴后端差速器主动齿轮法兰盘纵向跳动和横向跳动过大（图7），使得传动轴旋转1周，振动1次。传动轴的十字轴万向节扭力变动为传动轴旋转次数的2倍。

二、振动体

所谓振动体（发音体）就是振动或声音产生的部位。汽车上指的是车体、方向盘、车身铁板等。

三、车辆振动和噪音发生原理分析

在各频段中，车辆常发生的振动和噪音频率分布（表1）。

右剧烈振动，频率一般为5～15Hz左右。该振动传递到方向盘，特定车速时，车轮振动频率与方向盘固有频率接近时，与其发生共振，方向盘剧烈抖动。次数，转向轴为弹簧，方向盘为振动体（图10）。

⑸ 排气音透过产生的低频噪音

排气脉动音透过车体地面进入车室内，与车室共鸣产生低频噪音。这种情况下、因为噪音的传达是由于空气的振动来进行，所以不能通过顺序将排气管O型橡胶圈、消声器夹钳卸下，来确认车身的振动由那里传来了。

⑹ 发动机吸气音的透过产生的低频噪音

吸气脉动音进入驾驶室内，与驾驶室共鸣产生低频噪音。

⑺ 辅机类的共振而产生的低频噪音

安装在发动机上的辅机装置（交流发电机、动转向油泵、A/C压缩机等）安装支座的刚度低时。

① 发动机振动与辅助装置固有频率接近时，产生共振，该振动通过发动机悬置传送到车身，使车身振动产生低频噪音。交流发电机或A/C压缩机多直接安装到缸体，容易产生低频噪音。检查时要注意各部件安装的紧固情况。

② 由于辅机类的旋转不平衡，产生离心力，使其振动，与安装支座、发动机产生共振，振动经过发动机悬置传送到车身，使车身钢板振动产生低频噪音。

4．冲击音

“喔喔”的声音大小周期性的变化，象波浪的拍打。随着车速的提高、重复也会加快。“喔喔”的次数1s内2～6次左右容易感觉到。

冲击音产生的基本条件和原理（图14）。冲击音产生的基本条件是，有两种声音的存在。A、B两种声音的频率仅有很少的差异，A频率－B频率＝冲击频率（Hz），2～6Hz左右最容易感受到。

① 电风扇的扇叶不平衡与发动机扭力变动。电子扇的扇叶不平衡，使其振动产生噪音。发动机扭力变动使发动机各部位振动产生噪音。当车速到达特定范围寸，发动机振动频率与电子扇振动频率相差2～6Hz时，合成为冲击音。

② 其它冲击音的振动源。如发动机扭力变动与传动轴十字轴式万向节的扭力变动、发动机扭力变动与传动轴十字轴式万向节的扭力变动、曲轴不平衡与传动轴不平衡等。

低频噪音和冲击音发生同时往往伴随着振动。

四、故障案例

一辆丰田凯美瑞装配2AZ-FE发动机，采取FF驱动形式，已行驶1845km。客户反应，车辆行驶时，方向盘和座椅会“喀嗒”、“喀嗒”响，并伴有振动。有时和空调系统的运行相关联。

接到车后启动车辆，开空调，方向盘和座椅会“喀嗒”、“喀嗒”响和振动；关空调，响声和振动消失。但运行一段时间后，关空调依然存在。发动机转速在1150r/min附近振动更加明显。发动机停驶时发生，与驱动无关，能排除传动系原因；与发动机或其辅助装置有关。发动机转速在1150r/min附近振动更加明显，应在此转速范围产生共振。

检查发动机悬置情况、安装紧固状况、辅助装置紧固状况，未发现异常。拆下发动机驱动皮带，振动未消失。故障发生时，用听诊器听诊发动机及辅助装置（交流发电机、空调压缩机），未发现异常。故障可能不在发动机辅助装置。在驾驶员座椅轨道右前侧螺栓上安装振动计（VA11）探头，进行振动频率测定，测定振动频率在38Hz，振动频率与发动机转速变化无关。

将测量的振动频率38Hz换算成转速：38Hz×60＝2280r/min，考虑到散热风扇（该车有2个）高速旋转时的转速是2140±125r/min（标准范围），测量的振动频率与散热风扇的旋转频率接近。那么，推测是散热风扇的剧烈振动传递到了车身。

振动发生时，用丰田诊断仪的主动测试功能启动散热风扇高速运转，故障现象发生；散热风扇停止，故障停止。考虑到散热风扇还有低速运转，我们将散热风扇设定到低速运转，振动也发生，此时测得的振动频率为20Hz。将测量的振动频率20Hz换算成转速：20Hz×60＝1200r/min，与散热风扇低速运转速度1070±125r/min（标准范围）接近。确定振动源为散热风扇。拔左侧风扇相应的继电器（风扇1号继电器），振动消失，插回再现。进一步确定，振动源是左侧散热风扇本身。更换后，故障消失。

故障排除后，分析故障原因。左侧散热风扇的不平衡，产生剧烈振动，该振动通过车身传递到方向盘和座椅。开空调散热风扇低速运转，方向盘和座椅会“喀嗒”、“喀嗒”响和振动，这时是20Hz的振动频率。关空调，风扇停止，嗒晌和振动消失。当发动机转速在1150r/min附近时，发动机扭力变动频率为1150×2/60＝38.3Hz，与散热风扇高速运转时的频率接近。发动机与散热风扇产生了共振，所以此时感觉振动更加明显。

五、总结

1．振动、噪音类故障的排除思路

车辆振动和噪音故障诊断过程，就是振动源的查找过程。找到振动源，再分析振动传播的过程。原则上优先查找振动源，再依次是共振系、传达系。

2．振动源的查找方法

⑴ 如果发动机空转发生，与驱动无关，振动源可能在发动机及其辅助装置。拆卸发动机驱动皮带，故障消失，振动源可能在发动机辅助装置。反之，在发动机本身。如果振动源在发动机本身，振动频率一定与发动机转速有关。

测量振动频率，对照旋转部件（发动机曲轴、交流发电机、空调压缩机等）的旋转频率，看是否对应。如果能对应，振动源一般就是该旋转部件。

⑵ 如果振动和噪音与车速有关

惯性驱动寸发生，与扭力变动无关，因为这时的驱动力小，扭力变动小。振动源一般为汽车传动系旋转部件不平衡振动（发动机曲轴不平衡、传动轴不平衡、车轮不平衡、差速器不平衡、传动轴不平衡等），再举升车辆，故障消失，振动源在车轮，故障仍在，再脱开传动轴，故障消失，振动源在传动轴，故障仍在，振动源在传动轴之前。脱开传动轴，故障消失，振动源在传动轴和差速器，故障仍在，振动源在传动轴之前。

惯性驱动时不发生，大负荷驱动时发生，也就是只在汽车传动系扭力变动大时发生，说明振动源为汽车传动系扭力变动（发动机、传动轴十字轴等）。

测量振动频率，对照旋转部件（发动机曲轴、传动轴等）和扭力变动的频率，看是否对应。如果能对应，振动源一般就是该部件。

3．诊断工具

在锁定的可能范围内，进行必要基本检查。先用听诊器辅助，锁定故障范围。再用噪音仪辅助（图15），锁定故障部件。听出大概发生的部位后，用噪音仪距离约10cm检测，确认哪个位置的声音最大，再以更短间距用噪音仪听取声音。声音最大的部位就是音的产生部位。

故障发生条件确认时，注意发动机工作条件、附属设备的工作状况（空调，转向助力泵、ABS泵等）、外界环境（路面状况、天气等）等因素。