某微型車驅(qū)動橋異響分析及優(yōu)化

趙應(yīng)強，陳忠敏,2，郭凱，韓超，張永強，夏立峰

(1.四川建安工業(yè)有限責(zé)任公司，四川雅安 625000；2.四川大學(xué)機械工程學(xué)院，四川成都 610065)

0 引言

驅(qū)動橋是微型汽車、卡車及部分高端SUV汽車的傳動部件之一，在整車NVH性能貢獻(xiàn)占一定比重，是保證整車NVH性能要求的關(guān)鍵部件之一[1-2]。驅(qū)動橋異響原因比較復(fù)雜，內(nèi)部原因主要包含[3-4]：齒輪設(shè)計修形參數(shù)、齒輪成品精度、傳遞誤差、驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)設(shè)計剛性不足導(dǎo)致齒輪受載變形、驅(qū)動橋殼體模態(tài)與齒輪嚙合頻率耦合、驅(qū)動橋與車身的連接附件剛性不足、隔振率差、零部件加工精度差、裝配精度差等原因，而外部原因主要包含：傳動軸的輸入扭振變化、傳動軸動不平衡，傳動系統(tǒng)匹配性差等原因，因此驅(qū)動橋要滿足產(chǎn)品開發(fā)NVH性能，必須在產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、整車匹配等進(jìn)行全面綜合考慮[5-7]。

本文作者針對某微型車在四擋滑行工況行駛時驅(qū)動橋異響，通過階次分析、傳遞路徑等方法進(jìn)行故障分析，然后根據(jù)造成異響的原因針對性進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化及試驗驗證，最終異響消失，噪聲要求滿足產(chǎn)品開發(fā)要求。

1 噪聲源確定及原因分析

1.1 驅(qū)動橋噪聲源確定

某微型車在進(jìn)行主觀NVH性能評定時，發(fā)現(xiàn)四擋帶擋滑行工況80 km/h速度段存在異響，其中中排感受比較明顯，主觀初步評定噪聲源為驅(qū)動橋。通過LMS設(shè)備振動、噪聲測試設(shè)備(SCA DAS MOBILE III)對異響車輛進(jìn)行客觀測試，測試工況見表1，測試數(shù)據(jù)如圖1所示。

表1 噪聲源確定測試工況

由圖1可看出，驅(qū)動橋齒輪嚙合階次噪聲曲線在發(fā)動機3 100 r/min時出現(xiàn)峰值，驅(qū)動橋階次噪聲只比整車整體噪聲低5.4 dB(A)，通過整車對應(yīng)參數(shù)換算該轉(zhuǎn)速對應(yīng)車輛四擋行駛的78 km/h，與主觀評定的80 km/h速度段存在異響相吻合，可確定此次異響源為驅(qū)動橋。

圖1 實測中排乘客右耳處噪聲數(shù)據(jù)

1.2 原因分析

通過初步的噪聲階次分析已確定噪聲源為驅(qū)動橋，造成驅(qū)動橋異響的原因很多，從產(chǎn)品優(yōu)化為進(jìn)一步確定造成異響的原因，對驅(qū)動橋進(jìn)行了傳遞路徑測試。對于微型車輛，一般驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)傳遞路徑傳遞到車身內(nèi)的能量高于空氣傳遞路徑，傳遞路徑分析以結(jié)構(gòu)傳遞路徑為主，文中傳遞路徑測試分析首先進(jìn)行結(jié)構(gòu)傳遞路徑測試，暫不考慮空氣傳遞路徑。

圖2為驅(qū)動橋與整車連接的傳遞路徑圖。

圖2 驅(qū)動橋與整車連接傳遞路徑

該驅(qū)動橋與整車連接的振動傳遞路徑共3個，分別為：(1)主減速器總成—橋殼—彈簧座—大鋼板簧—車身；(2)主減速器總成—橋殼—彈簧座—減震器—車身；(3)主減速器總成—傳動軸—傳動軸中間支撐—車身。振動傳感器布置位置為圖2中#1—#6位置共6個傳感器，表2為振動傳感器具體布置位置。

表2 振動傳感器布置位置

通過對#1—#6振動傳感器X、Y、Z3個方向振動值進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)#2振動傳感器Z向振動在3 100 r/min出現(xiàn)峰值，如圖3所示，與驅(qū)動橋齒輪嚙合階次噪聲數(shù)據(jù)的峰值點3 100 r/min一致。

圖3 傳遞路徑各個振動傳感器Z向振動值

傳遞路徑振動數(shù)據(jù)顯示，齒輪嚙合產(chǎn)生的振動在路徑1(主減振動—橋殼—彈簧座—大鋼板簧—車身)傳遞過程中被放大，主要表現(xiàn)在從驅(qū)動橋的鋼板彈簧座傳遞到車身，即從#5傳感器到#2傳感器之間放大，判定為鋼板彈簧座剛性較差，對振動較敏感，發(fā)生耦合，造成振動值放大，隔震率不足。

2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化及驗證

2.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案

由于鋼板彈簧座剛性不足導(dǎo)致振動值放大，驅(qū)動橋異響，為此通過改變鋼板彈簧座結(jié)構(gòu)進(jìn)行剛度優(yōu)化。優(yōu)化方案：在鋼板彈簧座與半軸套管連接處增加加強板，圖4為原鋼板彈簧座結(jié)果，圖5為優(yōu)化后鋼板彈簧座結(jié)構(gòu)。

圖4 原鋼板彈簧座結(jié)構(gòu)

圖5 優(yōu)化后鋼板彈簧座結(jié)構(gòu)

2.2 試驗驗證

驗證測試要求：

(1)測試車輛采用原異響車輛；

(2)測試驅(qū)動橋采用原異響驅(qū)動橋(除鋼板彈簧座改進(jìn)后，其他零部件不能更換)；

(3)主觀測評人員、測評位置不變；

(4)麥克風(fēng)布置位置與原測試位置一致；

(5)測試路況盡量與原測試路況一致。

圖6 優(yōu)化前、后中排乘客右耳處噪聲數(shù)據(jù)

通過主觀評價，四擋滑行異響消失，優(yōu)化后客觀測試數(shù)據(jù)如圖6所示，圖中數(shù)據(jù)顯示驅(qū)動橋在3 100 r/min轉(zhuǎn)速下峰值消失，噪聲值降低10 dB(A)，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，滿足整車對驅(qū)動橋噪聲的要求。

3 結(jié)論

文中針對某微型車四擋滑行異響問題，通過階次分析、傳遞路徑分析發(fā)現(xiàn)鋼板彈簧座剛性不足是造成異響的主要原因，然后通過加強鋼板彈簧座結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行相應(yīng)的主、客觀驗證評價，最終異響消失，驅(qū)動橋峰值點驅(qū)動橋階次噪聲值降低10 dB(A)，達(dá)到噪聲要求。同時也表明驅(qū)動橋與整車連接附件的剛性對振動傳遞、噪聲影響較大，在驅(qū)動橋設(shè)計時不僅僅要考慮橋殼、主減速器總成、半軸等的剛性、強度，也要將各個連接附件的剛性作為開發(fā)時的重點分析對象之一。