传动轴和轮胎不平衡量导致整车异常振动问题的解决方法

吕老师

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【摘要 】针对 两台样车产生异常振动的问题进行了分析研究，发现传动轴或轮胎总成在装配定位时不平衡量超出技术要求分别是导致两样车异常振动的主要影响因素。提出了控制产品质量的具体措施，使样车的异常振动现象得到了有效的控制。总结了解决此两类异常振动问题的步骤，规范了类似异常振动问题的处理方法 。

主 题词 ：整 车 异 常振 动 传 动 轴 轮胎 不 平衡 量

1 前言

汽车在行驶过程中始终受到外部激励的作用，一直处于振动状态。汽车轮胎、传动轴等部件产生的力或力矩是汽车的主要激励源，这些振动严重影响着汽车的平顺性、操纵稳定性等性能。本文针对实际工作中遇到的整车异常振动问题，通过2个实例提出了分别由传动轴和轮胎总成不平衡量引起的整车异常振动问题的解决方法 。

2 传 动轴不平衡量引起的整车异常振动[2]

传动轴在生产加工、安装定位时难免产生不平衡量，传动轴不平衡量产生离心力=mcr(mc为等效不平衡质量；r为等效不平衡质量的当量旋转半径；60为传动轴转速)。随着转速的增加而增加，其激振力通过传动轴直接传给车架，造成车架的受迫振动。

图1为样车1不同车速时驾驶室地板和车架振动的加速度功率谱密度曲线；表1为图1中驾驶室地板振动峰值点对应频率和理论计算的传动轴不平衡量的激振频率对比，其中传动轴不平衡量的激振频率由公式．f=vi0／2πr计算得到(为车速；r为轮胎滚动半径，r=512mm；0为主减速比，i0=5．833)。由表1可知，不同车速对应的驾驶室地板振动频率和计算得出的传动轴不平衡量的激振频率非常接近。从图lb中可以看出，在共振频率点l9．5、22．1、24．8、27Hz时，车架z向加速度功率谱密度值都非常大，这说明振动是从车架传过来的，即传动轴不平衡量的激振是引起整车振动的主要原因 。

         

利用激光位移传感器分别对传动轴输入端和输出端止口处的同圆度进行测量，测量结果及1阶拟合曲线如图2所示 。

由图2可知，传动轴输入端和输出端1阶拟合曲线幅值分别为0．2mm和0．15mm。由于传动轴止口处要求尺寸定位精度是以m作为幅值的数量级，而该传动轴的径向跳动量已经大大超过了技术要求，因此，挑选定位止口处径向跳动量符合技术要求的传动轴装车，并对样车进行主观评价和振动测量E3]。图3为车速40、45、50、55km／h时，传动轴更换前、后样车驾驶室地板加速度功率谱密度值和加速度均方根值的对比结果。

由图3可知，更换传动轴后样车的驾驶室地板加速度功率谱密度幅值比更换传动轴前原车幅值明显降低，驾驶室地板加速度幅值均方根值也明显降低，平顺性得到改善。

3 轮胎不平衡量引起的整车异常振动[2]

汽车在行驶过程中，当轮胎不平衡量产生的激振力频率与整车某部位的固有频率接近时，会使相应部位产生共振，从而产生异常振动。轮胎不平衡量激振力频率与轮胎的滚动半径和车速有关，对于载货汽车而言，轮胎的滚动半径为500mm左右、车速为30-80km／h时，其轮胎不平衡量激振力频率为2．65～7．1Hz；而汽车悬架系统的固有频率为1～3Hz。轮胎的不平衡量激振力频率易与悬架系统的固有频率接近，从而引起车身振动 。

图4为样车2不同车速时驾驶室地板和车架振动的加速度功率谱密度曲线。表2为图4中驾驶室地板振动峰值点对应频率和理论计算的轮胎不平衡量的激振频率对比，其中轮胎不平衡量的激振频率由公式户／2何计算得到(为车速，是经过车速仪校准后测得的车速；轮胎滚动半径r=535mm)。由表2可知，不同车速对应的驾驶室地板振动频率和计算得出的轮胎不平衡量的激振频率非常接近。从图4b中可以看出，在共振频率点3．223、3．906、4．883Hz时的加速度功率谱密度值都非常大，这说明振动是从车架传过来的，轮胎不平衡量的激振是引起整车振动的主要原因。

在整车状态下，利用塞尺对轮胎定位内、外止口间隙进行测量，找到径向跳动量较大的轮胎。将车轮定位内、外止口拆卸后，利用游标卡尺进行测量，发现车轮定位内、外止口尺寸(表3)不符合技术条件要求，且有较大的偏差，将造成车轮总成不同心、车轮径向跳动量增大，引起轮胎激振力增加 。

调整样车2存在问题车轮的内、外止口间隙，使轮胎总成的径向跳动量满足技术条件要求，然后进行主观评价和振动测量。图5为车速为4O、5O、60km／h时，轮胎调整前、后样车2的驾驶室地板加速度功率谱密度值和加速度均方根值的对比结果。

由图5可知，调整后样车2的驾驶室地板加速度功率谱密度幅值比调整前原车幅值明显降低，驾驶室地板加速度均方根值也明显降低，平顺性得到改善 。

4 结束语

本文针对传动轴和轮胎不平衡量引起的整车异常振动问题，提出了切实可行的解决方法：根据主观评价初步确定振源；进行有目的性试验，将测量数据进行频谱分析，寻找频谱峰值点对应的频率；将测量得到的振动频率和理论计算的振源激振频率作比较；确定振源后，从产品结构、工艺、装配等多个角度进行分析，有针对性的进行质量改进，最终提高整车的平顺性。

孙中辉 刘蕴博 郭彦颖 李幼德

(1．吉林大学 ；2．中国第一汽车集团公司技术中心)

来源：汽车技术

      

来源：汽车NVH云讲堂