吳兆亮
（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）
摘 要：傳動軸作為整車傳遞動力的重要零部件，其NVH性能嚴(yán)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(jìn)行問題的排查，并Z終解決異響問題。
關(guān)鍵詞：異響；共振；傳動軸夾角
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(guān)注。傳動軸作為整車傳遞動力的重要零部件，其NVH 性能嚴(yán)重影響著整車的NVH 性能。某輕型卡車在開發(fā)驗(yàn)證時發(fā)現(xiàn)了整車異響問題，經(jīng)過分析確認(rèn)，整車異響源為傳動軸。
1 故障現(xiàn)象
試驗(yàn)人員在對新車進(jìn)行驗(yàn)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(jià)人員對多個系統(tǒng)的評估確認(rèn)，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(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)傳動軸均符合設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)，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(jìn)行計(jì)算，根據(jù)汽車設(shè)計(jì)[1]，傳動軸臨界轉(zhuǎn)速按式（1）計(jì)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(jì)算，傳動軸臨界轉(zhuǎn)速為15518rpm，再考慮1.5 的安全系數(shù)，Z小臨界轉(zhuǎn)速可達(dá)到10345rpm。
同時計(jì)算傳動軸工作的Z大頻率[2]。
其中Vmax為Z大車速，ig 為變速箱Z高檔的傳動比，io為主減速器傳動比，K 為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩主諧量階數(shù)（四缸四沖程發(fā)動機(jī)，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(jì)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(jìn)行校核[1]，傳動軸夾角示意如圖1。
經(jīng)過校核，傳動軸在各種工況下夾角如表1 所示，當(dāng)量夾角在空載下達(dá)到3.9°，比設(shè)計(jì)推薦的允許當(dāng)量夾角3°大。因此，傳動軸設(shè)計(jì)當(dāng)量夾角過大可能是造成傳動軸異響的原因。
基于以上理論分析，對傳動軸夾角進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
根據(jù)之前理論分析的傳動軸夾角結(jié)果，分析調(diào)整后橋仰角，減小α3，可以減小當(dāng)量夾角φ。原設(shè)計(jì)狀態(tài)后橋仰角為7.5°，調(diào)整后橋仰角為8.5°后，校核結(jié)果如表2 所示。校核結(jié)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(dāng)量夾角φ顯著減小，空載狀態(tài)下僅1.9°。相比原設(shè)計(jì)狀態(tài)，減小2°。
調(diào)整后橋仰角為8.5°進(jìn)行驗(yàn)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(jìn)行驗(yàn)證；試驗(yàn)人員反饋，異響更為明顯，比老狀態(tài)更差。
以上驗(yàn)證結(jié)果與理論分析存在較大差異。因此，決定對傳動軸夾角進(jìn)行實(shí)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(biāo)進(jìn)行傳動軸夾角測量，測試結(jié)果如表3 所示。
以上實(shí)測結(jié)果與理論分析有很大差異。從實(shí)測結(jié)果來看，原設(shè)計(jì)狀態(tài)的車輛，實(shí)際當(dāng)量夾角達(dá)到了6.2°，遠(yuǎn)超一般要求的3°。
對以上實(shí)物與理論存在的偏差進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)，發(fā)動機(jī)位置在Z 方向上，實(shí)際狀態(tài)比理論狀態(tài)低12mm。而因?yàn)閱栴}車型軸距較短（2800mm），前傳設(shè)計(jì)長度僅472mm，傳動軸夾角受安裝位置偏差影響極大（實(shí)物狀態(tài)比理論相差2.6°）。
根據(jù)實(shí)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(jìn)行調(diào)整，并進(jìn)行實(shí)測，結(jié)果如表4所示。
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(dāng)量夾角后，異響改善明顯。
3 結(jié)論
1）傳動軸異響的排查應(yīng)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(yīng)理論與實(shí)際測試（測量）相結(jié)合，避免僅僅根據(jù)理論值進(jìn)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(shè)計(jì)開發(fā)驗(yàn)證階段做充分的驗(yàn)證評價(jià)，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(dāng)量夾角要求小于3°的必要性。
來源：《汽車實(shí)用技術(shù)》
2003-2018 上海旭陽傳動技術(shù)有限公司 版權(quán)所有 
