乘用車驅動軸滑移特性分析方法優化研究

史魯剛，饒勰，蔡曦，陳利波，何建寧

?

乘用車驅動軸滑移特性分析方法優化研究

史魯剛，饒勰，蔡曦，陳利波，何建寧

（東風汽車集團有限公司技術中心，湖北 武漢 430058）

針對乘用車驅動軸滑移特性常規分析方法的不足，結合某車型開發，在常規分析方法基礎上，增加對驅動軸內球節滑移安全余量和不同載荷下滑移特性的分析研究，最終確定最優的驅動軸布置方案。該分析方法對乘用車驅動軸滑移特性分析方法的優化具有較大意義。

驅動軸；滑移特性；方法優化

1 前言

現代轎車多為前置前驅，驅動軸分段布置，當內球節形成活動角傳遞動力時，其內部零件相對滑動產生了摩擦力，其軸向分力（即誘發軸向力）變成了萬向節振動的激振力[1]。實踐表明，當誘發軸向力和整車其他零部件發生共振時會引起低速起步時車身橫擺，對驅動軸壽命也會產生影響。減小誘發軸向力的最好辦法就是減小內球節夾角和滑移量[2]。

驅動軸布置通常要求設計載荷下內球節布置夾角≤5°，滑移量≤12mm，但是，在車輛實際使用過程中，載荷不同、發動機的抖動及彈性元件變形都將對驅動軸布置夾角和滑移量產生影響。本文結合某車型開發，針對傳統驅動軸方法的不足，增加對內球節滑移安全余量和不同載荷下內滑移特性分析，從中選出最優的布置方案。

2 驅動軸布置方案與運動模型

圖1 驅動軸布置示意圖

通過調整差速器輸出軸線和驅動軸內球節裝配硬點，制定三種驅動軸布置方案，如圖1所示，a.為輪心，b.外球籠萬向節中心，c.為內球節的裝配定位端面。

利用CATIA的DMU Kinematics模塊，分別建立三種方案下驅動軸與輪跳及轉向的運動模型。由于左右驅動軸內、外球籠的對稱性，故在本文中僅對左軸內球節的滑移特性進行分析，右軸滑移特性與左軸相同。

3 驅動軸滑移特性分析

3.1 滑移特性常規分析

根據驅動軸與輪跳及轉向之間的運動關系，分別繪制內球節滑移曲線。三種方案的滑移曲線如圖2、圖3、圖4所示，橫坐標代表內球節滑移的距離，縱坐標代表內球節的夾角。三條滑移曲線對應的工況分別為：①不轉向時，車輪在全行程內跳動；②左轉極限時，車輪在全行程內跳動；③右轉極限，車輪在全行程內跳動。

根據通用的驅動軸設計規范，對三種動力總成布置方案中驅動軸的重點檢查項進行分析，各項參數均符合驅動軸布置要求。

圖2 方案一

圖3 方案二

圖4 方案三

3.2 滑移安全余量分析

圖5 安全距離分析

以上分析是假定車輪與差速器輸出端的距離為理論值時，得到的驅動軸內球節滑移曲線。實際上，汽車行駛時，差速器輸出端位置會跟隨動力總成晃動而變化。此外，裝配公差，擺臂等零件橡膠襯套的彈性變形，都會引起車輪與發動機的距離大于或小于理論值。為此，驅動軸布置時應設定驅動軸滑移曲線與極限邊界的最小距離，通常情況下安全距離余量取5mm。

對三種布置方案分別進行分析，結果如圖5所示。方案一、二內球節滑移曲線距極限邊界的距離均大于5mm，方案三驅動軸的滑移曲線距離滑入邊界的距離僅有2mm，驅動軸內球節頂死風險較大，排除該方案。

3.3 不同載荷工況下的滑移特性分析

通過以上內球節滑移特性常規分析和安全余量分析，方案一、方案二均能滿足設計要求，但以上僅籠統考察了在設計載荷下內球節的滑移特性，而對滿載和空載狀態下內球節夾角及滑移量缺乏進一步研究分析。為此，研究在該車型通常懸架跳動范圍（±35mm），內，不同載荷下驅動軸內球節夾角和滑移量，如圖6、7所示：

圖6 內球節夾角

圖7 內球節滑移量

由圖6、圖7可以看出，除設計載荷外，其他載荷下，方案一內球節的夾角和變化均比方案二小，最大差值為1.45°，且方案一的內求節滑移量均較方案二小，最大差值為1.4mm。 綜合考慮以上分析結果，為保證內球節在各工況下夾角和滑移量均能保持較小值，最終確定方案一為最優方案。

4 總結

本文結合某車型開發實例，在乘用車驅動軸滑移特性常規分析方法的基礎上，增加了對驅動軸滑移安全余量和不同載荷下滑移特性的分析，確定了最優的布置方案。該分析方法是對以往傳統分析方法的重要補充，對乘用車驅動軸滑移特性分析方法的優化具有較大意義。

[1] 周萍,高海安,盧曦,球籠式等速萬向節傳動軸設計研究.機械設計與研究.2003（2）:46~49.

[2] 史文庫,王登峰,吳堅等,汽車等速萬向節動力學仿真和試驗分析.軸承.2006（2）:31~33.

Driveshaft Slip Behavior Analysis Optimization of Passenger Vehicle

Shi Lugang, Rao Xie, Cai Xi, Chen Libo, He Jianning

( Dongfeng Automobile Group Co., Ltd.. Technology Center, Hubei Wuhan 430058 )

For passenger cars driveshaft slip characteristics of traditional methods of deficiency, combined with a model of development, research the drive shaft ball joint slip safety margin and different loads of sliding properties, and ultimately determine the optimal layout scheme of the drive shaft. The assay has a greater significance for improving passenger drive -shaft slip behavior analysis.

drive shaft; slip properties; optimization method

A

1671-7988(2018)22-59-02

U462.1

A

1671-7988(2018)22-59-02

U462.1

史魯剛（1983.12-），性別：男，民族：漢族，籍貫：河南省新野縣，單位：東風汽車集團有限公司技術中心，職位：主管工程師，職稱：工程師，學位：碩士研究生，研究方向：整車產品定義。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.020