淺析汽車傳動軸常見故障原因及檢測方法

摘 要：汽車傳動軸是車輛傳動系統中的重要組成部分。傳動軸主要負責將發動機產生的動力傳遞給車輪或者其他需要傳輸動力的機構，確保車輛能夠順暢行駛或者機構正常作業。在設計和制造過程中，傳動軸的材料選擇、結構設計和制造工藝都至關重要，它們決定了傳動軸的強度、耐用性和性能。本文從汽車傳動軸常見檢測方法入手，對專用汽車傳動軸存在一些常見的技術問題進行了分析研判，盡可能減少影響到傳動軸的性能評估和車輛的整體安全性。

關鍵詞：傳動軸，疲勞試驗，靜剛度，檢驗檢測

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.23.039

0 引 言

汽車傳動軸是汽車傳動系統中的重要組成部分，負責將發動機產生的動力傳遞到車輪，從而驅動汽車行駛。隨著社會發展需要，專用汽車的作業功能大部分動力傳導也使用該設備。傳動軸的主要功能是連接發動機和車輪，并承受由此產生的扭矩和振動。在傳動軸的結構設計中，需要考慮矩傳遞能力、振動抑制、耐久性和輕量化等多種因素。為了確保傳動軸的可靠性和耐久性，制造商通常會采用高強度材料并進行精密的加工工藝和質量控制。本文探討了傳動軸常見故障原因及其關鍵項目的檢驗方法，為生產企業和檢測機構提供參考依據，以確保其在各種工況下都能正常工作，保障其質量和可靠性。

1 常見汽車傳動軸主要類型

在汽車行業中，傳動軸負責傳遞動力和扭矩，確保車輛的正常運行。QC/T 29082《汽車傳動軸總成技術條件及臺架試驗方法》要求，用于輕型、中型和重型各類汽車及其改裝車用傳動軸[1]。

1.1 實心傳動軸

實心傳動軸是最常見的類型之一，其結構簡單、堅固耐用。它們通常由高強度材料制成，如鋼或合金，以承受高扭矩和重載。實心傳動軸適用于各種車輛，包括乘用車、商用車和越野車。

1.2 空心傳動軸

與實心傳動軸相比，空心傳動軸在內部具有一個或多個空腔。這些空腔有助于減輕重量，提高燃油效率。空心傳動軸通常用于對重量敏感或需要更高燃油效率的應用中，如高性能汽車或混合動力汽車。

1.3 等速傳動軸

等速傳動軸是一種特殊的傳動軸，它能夠在不同轉速下保持恒定的輸出速度。這種傳動軸通常用于四驅車輛或前置后驅車輛，以確保前后軸之間的速度匹配，減少差速器的磨損并提高車輛的操控性能。

1.4 可伸縮傳動軸

可伸縮傳動軸設計用于適應車輛在不同工況下的長度變化。它們通常用于具有可變懸掛或高度調整功能的車輛，如越野車和SUV。可伸縮傳動軸能夠自動調整長度，以保持傳動系統的穩定性和可靠性。

1.5 電動傳動軸

隨著電動汽車行業的發展，電動傳動軸作為一種新型動力傳動裝置逐漸得到應用。這種傳動軸采用電動機和電池組作為動力源，通過電子控制系統實現動力的傳遞和調節。電動傳動軸具有高效、環保和低噪音的特點，適用于純電動汽車或混合動力汽車。

2 常見的傳動軸故障

傳動軸作為汽車的重要組成部分之一，其故障可能會影響到車輛的整體性能和安全性。專用汽車傳動軸從設計制造開始，就要考慮使用中可能發生的問題，并針對這些問題進行改進。

2.1 傳動軸異響

可能是由于傳動軸內部零件磨損、松動或損壞，導致在運轉時產生異響。此外，傳動軸兩端的萬向節磨損或損壞也會引起異響。

2.2 傳動軸振動

傳動軸的不平衡是導致振動的主要原因。這可能是由傳動軸制造過程中的不平衡、使用過程中的磨損或損壞，以及安裝不當等因素造成的。

2.3 傳動軸漏油

傳動軸漏油通常是由于密封件老化、損壞或安裝不當導致的。油封是傳動軸密封的關鍵部件，如果油封失效，就會導致潤滑油泄漏。

2.4 傳動軸斷裂

傳動軸斷裂是一種嚴重的故障，通常是由傳動軸材料疲勞、過載或受到沖擊等外力作用導致的。此外，傳動軸的設計缺陷或制造質量問題也可能導致其斷裂。

2.5 萬向節損壞

萬向節是傳動軸中的關鍵部件，它允許傳動軸在車輛行駛過程中進行角度變化。萬向節損壞可能是由長期磨損、潤滑不良或受到外力沖擊等原因造成的。

3 幾種傳動軸故障原因及預防措施

3.1 疲勞斷裂

傳動軸作為汽車傳動系統中的重要部件，其穩定性和耐用性對于整車的性能和安全性至關重要。

3.1.1 疲勞斷裂原因

（1）應力集中。傳動軸在設計或制造過程中可能存在的缺陷，如截面突變、孔洞等，會導致應力集中。在長時間高負荷運行下，這些應力集中區域容易發生疲勞斷裂。

（2）材料疲勞。傳動軸材料在循環載荷的作用下，會逐漸發生微觀結構的變化和疲勞損傷。當這些損傷積累到一定程度時，就會引發疲勞斷裂。

（3）運行環境。惡劣的運行環境，如高溫、腐蝕介質等，會加速傳動軸材料的疲勞過程，增加疲勞斷裂的風險。

（4）超載運行。傳動軸在超載或超出設計范圍的情況下運行，會導致應力超出材料的承受能力，從而引發斷裂。

3.1.2 預防措施

（1）優化設計和制造工藝。通過優化傳動軸的設計和制造工藝，減少應力集中和缺陷的產生，提高傳動軸的強度和耐用性。

（2）選用優質材料。選擇具有良好強度、耐磨性和抗疲勞性能的材料，如高強度合金鋼等，以提高傳動軸的承載能力。

（3）加強質量檢測。對傳動軸進行嚴格的質量檢測，確保其符合設計要求和質量標準。對于存在缺陷的傳動軸，應及時進行修復或更換。

（4）合理使用和維護。避免傳動軸超載運行，定期對傳動軸進行檢查和維護，及時發現并處理潛在問題。同時，注意傳動軸的運行環境，避免在惡劣環境下長時間運行。

3.2 徑向跳動

汽車傳動軸徑向跳動的問題確實需要關注，因為這關系到車輛的穩定性和安全性。徑向跳動的產生主要是由于傳動軸在旋轉時，其軸線相對于理想軸線產生的徑向偏移。這種偏移可能由多種因素引起。

3.2.1 軸徑向跳動產生原因

（1）制造誤差。在傳動軸的制造過程中，由于加工精度的限制或熱處理不當，導致傳動軸出現微小的形變或彎曲，從而產生徑向跳動。

（2）裝配問題。傳動軸在裝配時，如果安裝位置不準確或與其他部件的配合不緊密，也可能導致徑向跳動的產生。

（3）長期磨損。隨著車輛的使用時間增長，傳動軸與其他部件的摩擦和磨損會逐漸加劇，這可能導致傳動軸的形狀發生變化，進而產生徑向跳動。

3.2.2 預防措施

（1）優化制造工藝。提高傳動軸的制造精度，采用先進的加工技術和熱處理工藝，確保傳動軸的尺寸和形狀精度。

（2）嚴格質量控制。在傳動軸的制造和裝配過程中，加強質量控制和檢測，確保傳動軸的質量符合標準。

（3）定期檢查和維護。定期對傳動軸進行檢查和維護，及時發現并處理潛在的問題，如磨損、變形等。

（4）合理使用。避免車輛超載、超速等不當使用方式，以減少傳動軸的磨損和變形。

3.3 傳動軸動平衡

增加傳動軸中間支撐剛度可以提高系統發生自激振動的臨界轉速，有利于系統穩定性[2]，但隨著轉速進一步提高，系統仍然發生失穩現象傳動軸剩余不平衡量過大可能會導致車輛振動、噪音增加甚至性能下降。

3.3.1 產生原因

（1）制造和裝配誤差。在制造和裝配過程中，如果精度控制不嚴格，可能會導致傳動軸出現微小的彎曲或形變，從而影響其平穩性。

（2）材料問題。傳動軸的材料如果不均勻或存在內部缺陷，也可能導致其在使用過程中出現不平和現象。

（3）長期使用磨損。隨著車輛的使用時間增長，傳動軸與其他部件的摩擦會逐漸加劇，從而導致磨損，進一步影響其平穩性。

3.3.2 預防措施

（1）優化制造工藝。通過提高制造精度和工藝水平，確保傳動軸在制造過程中達到設計要求，減少制造和裝配誤差。

（2）嚴格質量控制。在傳動軸的制造和裝配過程中，加強質量控制和檢測，確保每根傳動軸都符合質量標準。

（3）選用優質材料。選擇均勻性好、內部無缺陷的優質材料制造傳動軸，以提高其耐用性和平穩性。

（4）定期檢查和維護。定期對傳動軸進行檢查和維護，及時發現并處理潛在問題，如磨損、變形等。

（5）合理使用。避免車輛超載、超速等不當使用方式，以減少傳動軸的磨損和變形。

4 幾種重要參數的檢測方法

4.1 傳動軸剩余不平衡量檢測

傳動軸剩余不平衡量檢測是確保車輛穩定性和安全性的重要步驟，也是檢測傳動軸質量的關鍵參數。

（1）確保車輛停放在平坦且安全的地方，然后升起車輛以便更方便地訪問傳動軸。同時，確保工作區域干凈整潔，準備好所有必要的工具和設備。

（2）小心地拆卸傳動軸，確保在拆卸過程中不會損壞任何部件。對于某些車輛，可能需要拆卸懸掛系統或其他相關部件以便更容易地訪問傳動軸。

（3）在檢測之前，確保傳動軸干凈且無油污。檢查傳動軸是否有明顯的磨損、裂紋或其他損壞跡象。

（4）將傳動軸安裝到動平衡機上，確保傳動軸正確且牢固地固定在動平衡機上。動平衡機將用于測量傳動軸的剩余不平衡量。

（5）啟動動平衡機，讓它以工況下的速度旋轉傳動軸。動平衡機將測量傳動軸的剩余不平衡量，并顯示需要添加的平衡塊的角度和質量。

（6）根據動平衡機的指示，在傳動軸上對應角度添加適當質量的平衡塊。這可以通過焊接、粘貼或使用專門的夾具來完成。

（7）在添加平衡塊后，重新進行剩余不平衡量測試以確保傳動軸已達到所需的平衡水平。

（8）將傳動軸重新安裝到車輛上，并進行必要的測試以確保其正常工作且沒有異常振動或噪音。

4.2 傳動軸扭曲檢測

傳動軸的扭曲檢測是確保其正常運行和車輛安全的關鍵，包括靜扭曲轉剛度試驗和扭轉疲勞試驗。傳動軸扭曲可能會導致車輛振動、噪音增加以及性能下降。傳動軸扭曲檢測通常涉及使用專用工具來測量傳動軸的直線度和扭曲度。這些工具能夠精確地測量出傳動軸在長度方向上的微小變化，從而判斷其是否存在扭曲現象。

（1）在進行傳動軸扭曲檢測時，通常會先對傳動軸進行清潔，以確保測量結果的準確性。

（2）使用專用夾具將傳動軸固定在測量設備上，并啟動設備進行測量。

（3）根據測量結果，可以判斷傳動軸是否存在扭曲，并采取相應的措施進行修復或更換。

1）傳動軸扭曲對車輛性能的具體影響是多方面的，不容忽視。扭曲的傳動軸會導致車輛行駛時產生異常振動和噪音，降低駕駛的舒適性，還可能對車輛的懸掛系統和其他相關部件造成額外的負擔和磨損。

2）傳動軸扭曲還可能影響車輛的操控性能。在車輛轉彎或加速時，扭曲的傳動軸可能會產生額外的阻力或不穩定因素，導致車輛響應不靈敏或行駛軌跡不穩定，增加駕駛風險。

3）傳動軸扭曲還可能對車輛的傳動效率產生負面影響。扭曲的傳動軸會改變動力傳輸的路徑和效率，可能導致動力損失增加，影響車輛的加速性能和燃油經濟性。

4.3 滑動花鍵磨損

傳動軸滑動花鍵的磨損會直接影響到車輛的穩定性和操控性。為了確保行駛安全，生產銷售中常把該項磨損檢測作為重要參數。

磨損檢測通常包括目視檢查和儀器測量兩種方式。目視檢查可以通過觀察花鍵表面是否有異常磨損、裂紋或變形等損傷來判斷其狀態。而儀器測量則可以使用專用工具來測量花鍵的間隙、圓度等參數，以更準確地評估其磨損程度。

5 傳動軸質量改進建議

針對汽車傳動軸的質量改進，需要從材料選擇、設計制造、質量檢測、平衡性能優化以及定期維護等多個方面入手，全面提升傳動軸的質量和性能。

5.1 優化設計

傳動軸優化設計關系到傳動軸的性能，還直接影響到整車的穩定性和安全性。

（1）材料選擇。選擇高強度、耐磨、抗疲勞的材料是優化設計的基礎。優質的材料能夠確保傳動軸在承受各種力和扭矩時保持穩定的性能。

（2）應力分析。對傳動軸進行精確的應力分析是確保其強度的關鍵。需要分析傳動軸在各種工況下的受力情況，找到應力集中的區域，并采取相應的措施進行優化。

（3）結構設計。合理的結構設計能夠減少應力集中，提高傳動軸的強度和耐用性。可以采用變截面設計、加強筋等方式來優化傳動軸的結構。

（4）制造工藝。先進的制造工藝能夠確保傳動軸的尺寸精度和表面質量，從而提高其性能。可以采用精密鍛造、數控機床加工等工藝來制造傳動軸。

（5）平衡性能。傳動軸的平衡性能對于減少振動和噪音至關重要。在優化設計中，需要確保傳動軸在旋轉時能夠保持平衡，減少對車輛其他部件的影響。

（6）輕量化設計。在滿足強度和耐用性的前提下，輕量化設計能夠降低車輛的整體質量，提高燃油經濟性。可以采用高強度輕質材料或優化結構來實現輕量化設計。

5.2 加強過程檢測

（1）檢測設備的精度和校準。傳動軸檢測需要使用高精度的測量設備，如千分尺、扭矩傳感器等。這些設備的精度和校準狀態直接影響到檢測結果的準確性。因此，定期校準和維護檢測設備是確保檢測準確性的重要步驟。

（2）檢測方法和標準。傳動軸檢測涉及多個參數和指標，如長度、直徑、扭矩、平衡性等。不同的車型和傳動軸類型可能需要采用不同的檢測方法和標準。選擇正確的方法和標準對于準確評估傳動軸的性能至關重要。

（3）傳動軸的平衡性。傳動軸的平衡性對車輛行駛的穩定性和安全性具有重要影響。在檢測過程中，需要使用專業的平衡機對傳動軸進行平衡測試，并根據測試結果進行必要的調整。

（4）傳動軸的磨損和損傷。傳動軸在使用過程中可能會出現磨損、裂紋、變形等損傷。這些損傷不僅會影響傳動軸的性能，還可能對車輛的安全性構成威脅。因此，在檢測過程中需要仔細檢查傳動軸的外觀和內部結構，及時發現并處理這些損傷。

（5）檢測人員的技能和經驗。傳動軸檢測涉及專業的知識。檢測人員需要具備豐富的經驗和熟練的操作技能，才能準確判斷傳動軸的性能狀況。此外，檢測人員還需要不斷學習和掌握新的檢測技術和方法，以適應不斷變化的市場需求和技術發展。

（6）提高傳動軸檢測的準確性和可靠性。定期校準和維護檢測設備，確保設備精度符合要求。除了材料和結構設計外，傳動軸的制造工藝也影響著其性能。先進的制造工藝可以確保傳動軸的尺寸精度和表面質量，進一步提高其性能。

1）根據車型和傳動軸類型選擇合適的檢測方法和標準；

2）使用專業的平衡機對傳動軸進行平衡測試，并根據測試結果進行必要的調整；

3）仔細檢查傳動軸的外觀和內部結構，及時發現并處理損傷；

4）加強檢測人員的培訓和學習，提高檢測人員的技能和經驗水平。

6 結 語

汽車傳動軸作為汽車傳動系統中的重要部件，其設計、制造和平衡性能檢測都直接關系產品質量及車輛安全。在選擇傳動軸時，需要綜合考慮其材料、結構、制造工藝和平衡性能等因素。因此，通過對傳動軸常見故障原因分析和檢測方法探討，及時發現并解決問題，確保車輛的正常運行，對促進產品質量提高，減少安全事故具有一定的實踐意義，從而進一步推動汽車產業高質量發展。

參考文獻

[1]工業和信息化部.汽車傳動軸總成技術條件及臺架試驗方法：QC/T 29082—2019[S].

[2]宋雨， 王明正， 趙建，等.汽車傳動軸萬向節摩擦引起的自激振動與穩定性分析[ J ] .農業裝備與車輛工程2024（6）：40-45.

[3]田勇，郭三刺，侯起飛.等.簡述提高發動機氣缸套加工效率的措施[J]內燃機與配件.2023（20）：41-43.

作者簡介

方克魁，本科，工程師，主要從事產品質量檢驗和標準化工作。

（責任編輯：袁文靜）