某輕型卡車傳動軸異響的問題處理

吳兆亮

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某輕型卡車傳動軸異響的問題處理

吳兆亮

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

傳動軸作為整車傳遞動力的重要零部件，其NVH性能嚴重影響著整車的NVH性能。文章介紹了某輕型卡車傳動軸異響的問題處理過程，從傳動軸動平衡、系統(tǒng)共振、傳動軸夾角等方面進行問題的排查，并最終解決異響問題。

異響；共振；傳動軸夾角

CLC NO.:U463.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)13-135-02

前言

隨著社會的發(fā)展，用戶對汽車產(chǎn)品的舒適性要求越來越高，特別是汽車NVH性能越來越受到用戶的關注。傳動軸作為整車傳遞動力的重要零部件，其NVH性能嚴重影響著整車的NVH性能。某輕型卡車在開發(fā)驗證時發(fā)現(xiàn)了整車異響問題，經(jīng)過分析確認，整車異響源為傳動軸。

1 故障現(xiàn)象

試驗人員在對新車進行驗證時，發(fā)現(xiàn)在高速行駛時（60km/h以上），整車有“嗡嗡嗡”的異響，且隨著車速的提高，異響逐漸的增大。經(jīng)過專業(yè)評價人員對多個系統(tǒng)的評估確認，找到整車異響源為傳動軸。

2 故障調(diào)查

傳動軸異響通常有三個原因：1、傳動軸動平衡不良；2、傳動軸與動力系統(tǒng)共振；3、傳動軸夾角不合理。

2.1 動平衡不良排查

對故障車傳動軸的動平衡進行檢測，發(fā)現(xiàn)傳動軸均符合設計要求，動不平衡量小于40gcm。輕卡傳動軸產(chǎn)品均執(zhí)行此動平衡的標準，無不良現(xiàn)象產(chǎn)生，故排除動平衡不良的因素。

2.2 傳動軸與動力系統(tǒng)共振排查

對傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速進行計算，根據(jù)汽車設計[1]，傳動軸臨界轉(zhuǎn)速按式（1）計算：

其中D為傳動軸軸管外徑，d為傳動軸軸管內(nèi)徑，L為傳動軸長度，將傳動軸外徑69mm，內(nèi)徑63mm，長度850mm

經(jīng)過計算，傳動軸臨界轉(zhuǎn)速為15518rpm，再考慮1.5的安全系數(shù)，最小臨界轉(zhuǎn)速可達到10345rpm。

同時計算傳動軸工作的最大頻率[2]

其中Vmax為最大車速，ig為變速箱最高檔的傳動比，io為主減速器傳動比，K為發(fā)動機轉(zhuǎn)矩主諧量階數(shù)（四缸四沖程發(fā)動機，主諧量階數(shù)為2），r為車輪滾動半徑。

將Vmax=120km/h，ig=0.77，io=6.142，K=2，r=0.360m代入式（2），經(jīng)計算得f=158Hz。轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)速即為9480rpm，小于傳動軸臨界轉(zhuǎn)速10345rpm。

因此排除傳動軸與動力系統(tǒng)共振的因素。

2.3 傳動軸夾角不合理的排查

對傳動軸的夾角進行校核[1]，傳動軸夾角示意如圖1。

圖1 傳動軸夾角示意

經(jīng)過校核，傳動軸在各種工況下夾角如表1所示，當量夾角在空載下達到3.9°，比設計推薦的允許當量夾角3°大。因此，傳動軸設計當量夾角過大可能是造成傳動軸異響的原因。

表1 原設計狀態(tài)傳動軸理論夾角

基于以上理論分析，對傳動軸夾角進行優(yōu)化設計。

根據(jù)之前理論分析的傳動軸夾角結果，分析調(diào)整后橋仰角，減小α3，可以減小當量夾角φ。原設計狀態(tài)后橋仰角為7.5°，調(diào)整后橋仰角為8.5°后，校核結果如表2所示。校核結果顯示后橋仰角增加到8.5°后，傳動軸單個夾角α2、α3減小，當量夾角φ顯著減小，空載狀態(tài)下僅1.9°。相比原設計狀態(tài)，減小2°。

表2 調(diào)整后橋仰角為8.5°狀態(tài)傳動軸理論夾角

調(diào)整后橋仰角為8.5°進行驗證：在后橋鋼托處增加1°斜墊鐵，調(diào)整后橋仰角為8.5°，試裝2臺車進行驗證；試驗人員反饋，異響更為明顯，比老狀態(tài)更差。

以上驗證結果與理論分析存在較大差異。因此，決定對傳動軸夾角進行實測。對1臺下線車輛原始狀態(tài)車輛及調(diào)整后橋仰角狀態(tài)2臺車輛采用三坐標進行傳動軸夾角測量，測試結果如表3所示。

表3 調(diào)整后橋仰角為8.5°狀態(tài)傳動軸實際夾角

以上實測結果與理論分析有很大差異。從實測結果來看，原設計狀態(tài)的車輛，實際當量夾角達到了6.2°，遠超一般要求的3°。

對以上實物與理論存在的偏差進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)，發(fā)動機位置在Z方向上，實際狀態(tài)比理論狀態(tài)低12mm。而因為問題車型軸距較短（2800mm），前傳設計長度僅472mm，傳動軸夾角受安裝位置偏差影響極大（實物狀態(tài)比理論相差2.6°）。

根據(jù)實物狀態(tài)，用在傳動軸中間吊掛處增加10mm墊鐵的方法，對傳動軸夾角進行調(diào)整，并進行實測，結果如表4所示。

表4 根據(jù)實測結果調(diào)整傳動軸夾角

因此，可以判斷傳動軸異響是由于傳動軸夾角過大造成。在減小傳動軸夾角，特別是傳動軸當量夾角后，異響改善明顯。

3 結論

1）傳動軸異響的排查應系統(tǒng)排查，從傳動軸動平衡、系統(tǒng)共振、傳動軸夾角全面系統(tǒng)排查；

2）問題分析時，應理論與實際測試（測量）相結合，避免僅僅根據(jù)理論值進行問題排查，做出錯誤的判斷；

3）傳動軸夾角不合理，通常容易產(chǎn)品批量性問題發(fā)生，需要在設計開發(fā)驗證階段做充分的驗證評價，避免產(chǎn)品上市后產(chǎn)生批量性用戶投訴；

4）通過故障處理，更充分說明傳動軸當量夾角要求小于3°的必要性。

[1] 劉唯信.汽車設計.清華大學出版社,2001∶246～274.

[2] 朱衛(wèi)兵，陳微微，謝珍蘭.傳動軸抖動引起的車內(nèi)噪聲研究與解決[J],裝備制造技術,2012年第11期.

Trouble Shooting Problem of a Light Truck Transmission Shaft

Wu Zhaoliang
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

The drive shaftas an important part ofthe vehicle to transfer power, and the performance of NVH seriously affects the NVH performance of the vehicle. This paper illustrates the process of a light truck drive axle abnormal noise problem, from the drive shaft dynamic balancing system, resonance, transmission shaft angle and other aspects of the investigation, and ultimately solvethe noise problem.

abnormal noise; resonance; transmission shaft angle

U463.2

A

1671-7988 (2017)13-135-02

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.13.047

吳兆亮，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。