某輕型卡車傳動(dòng)軸異響的問題處理

吳兆亮

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某輕型卡車傳動(dòng)軸異響的問題處理

吳兆亮

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

傳動(dòng)軸作為整車傳遞動(dòng)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(dòng)軸異響的問題處理過程，從傳動(dòng)軸動(dòng)平衡、系統(tǒng)共振、傳動(dòng)軸夾角等方面進(jìn)行問題的排查，并最終解決異響問題。

異響；共振；傳動(dòng)軸夾角

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

前言

隨著社會(huì)的發(fā)展，用戶對(duì)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(dòng)軸作為整車傳遞動(dòng)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(shí)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(dòng)軸。

1 故障現(xiàn)象

試驗(yàn)人員在對(duì)新車進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，發(fā)現(xiàn)在高速行駛時(shí)（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(píng)價(jià)人員對(duì)多個(gè)系統(tǒng)的評(píng)估確認(rèn)，找到整車異響源為傳動(dòng)軸。

2 故障調(diào)查

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

2.1 動(dòng)平衡不良排查

對(duì)故障車傳動(dòng)軸的動(dòng)平衡進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)軸均符合設(shè)計(jì)要求，動(dòng)不平衡量小于40gcm。輕卡傳動(dòng)軸產(chǎn)品均執(zhí)行此動(dòng)平衡的標(biāo)準(zhǔn)，無不良現(xiàn)象產(chǎn)生，故排除動(dòng)平衡不良的因素。

2.2 傳動(dòng)軸與動(dòng)力系統(tǒng)共振排查

對(duì)傳動(dòng)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(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速按式（1）計(jì)算：

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

經(jīng)過計(jì)算，傳動(dòng)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(dá)到10345rpm。

同時(shí)計(jì)算傳動(dòng)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(dòng)比，io為主減速器傳動(dòng)比，K為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩主諧量階數(shù)（四缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，主諧量階數(shù)為2），r為車輪滾動(dòng)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(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速10345rpm。

因此排除傳動(dòng)軸與動(dòng)力系統(tǒng)共振的因素。

2.3 傳動(dòng)軸夾角不合理的排查

對(duì)傳動(dòng)軸的夾角進(jìn)行校核[1]，傳動(dòng)軸夾角示意如圖1。

圖1 傳動(dòng)軸夾角示意

經(jīng)過校核，傳動(dòng)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(dòng)軸設(shè)計(jì)當(dāng)量夾角過大可能是造成傳動(dòng)軸異響的原因。

表1 原設(shè)計(jì)狀態(tài)傳動(dòng)軸理論夾角

基于以上理論分析，對(duì)傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)軸單個(gè)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°。

表2 調(diào)整后橋仰角為8.5°狀態(tài)傳動(dòng)軸理論夾角

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(tái)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(duì)傳動(dòng)軸夾角進(jìn)行實(shí)測(cè)。對(duì)1臺(tái)下線車輛原始狀態(tài)車輛及調(diào)整后橋仰角狀態(tài)2臺(tái)車輛采用三坐標(biāo)進(jìn)行傳動(dòng)軸夾角測(cè)量，測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表3 調(diào)整后橋仰角為8.5°狀態(tài)傳動(dòng)軸實(shí)際夾角

以上實(shí)測(cè)結(jié)果與理論分析有很大差異。從實(shí)測(cè)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(duì)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(dòng)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(zhǎng)度僅472mm，傳動(dòng)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(dòng)軸中間吊掛處增加10mm墊鐵的方法，對(duì)傳動(dòng)軸夾角進(jìn)行調(diào)整，并進(jìn)行實(shí)測(cè)，結(jié)果如表4所示。

表4 根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果調(diào)整傳動(dòng)軸夾角

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

3 結(jié)論

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

2）問題分析時(shí)，應(yīng)理論與實(shí)際測(cè)試（測(cè)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(cuò)誤的判斷；

3）傳動(dòng)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(píng)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(dòng)軸當(dāng)量夾角要求小于3°的必要性。

[1] 劉唯信.汽車設(shè)計(jì).清華大學(xué)出版社,2001∶246～274.

[2] 朱衛(wèi)兵，陳微微，謝珍蘭.傳動(dòng)軸抖動(dòng)引起的車內(nèi)噪聲研究與解決[J],裝備制造技術(shù),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(tuán)股份有限公司。