传动系统异响问题解析
【摘 要】传动系统设计是影响整车 NVH 问题的一个重要因素，即当激振与系统或某零部件固有频率相接近时必然会引起共振和异响问题；本文针对某适时四驱 SUV 共振异响问题进行原因分析和对策验证，有效的解决了系统共振问题。某四驱车型在样车试制期间，发现当车辆在行驶过程中发动机2000rpm 再加速时车内出现振动、后地板及后桥存在异响,该车型如果投放市场，必然引起顾客抱怨，影响市场销售；经诊断分析确定发动机的四六阶激励频率与传动轴、后驱动轴的弯曲频率产生共振，必须针对传动轴及驱动轴采取措施，解决振动异响问题，本文系统地阐述了该问题的分析和解决过程。在汽车行驶过程中，动力系统时刻向传动轴施加各种激振，该款SUV 车型在设计验证阶段发现发动机 2000rpm 左右再加速时后地板及后桥出现振动异响，车内噪声严重增加，难以忍受，初步判断可能是传动轴振动导致，即通过中间支撑传递至车身，车身覆盖件受激共振后又将振动能量传入腔体，车辆腔体受激共振，使得车内产生难以忍受的振动噪声；通过对问题车辆传动轴、驱动轴、后主减速器壳体进行简单频响敲击试验，发现传动轴、驱动轴、后主减速器模态分别为 130HZHz、200Hz、230Hz；1.过人工头采集车内噪声，发现 210Hz 左右存在明显异常声能量，结合声音再现和滤波处理，确定异响问题频率为 210Hz。2.结合后桥振动测试数据，发现 2100 转后桥振动有明显峰值，且与问题频率（210Hz）相吻合。3.通过实车测试，二、三、四档全油门加速工况，发动机 2070 转左右，传动轴支架振动均存在明显峰值，四阶为主要贡献阶次，对应频率为138Hz，与传动轴模态(130Hz)接近。4.针对上述现象，对后桥及其周围附件进行深入分析，测试后桥模态和后驱动半轴模态，发现后驱动半轴和后桥 200Hz 左右均存在模态，且后驱动半轴模态振动幅值为后桥振动幅值的 3.3 倍。综上所述，初步判定发动机 2000 转后桥及后地板振动异响原因如下：1.传动轴共振通过支架传递给后地板，从而造成车内振动噪声；2.后驱动轴共振传递至后桥，导致后桥产生俯仰振动，进而带动中间传动轴振动产生异响。通过讨论确定了五个基本方向：1.消除振动激振源；2.对传动轴各万向节布置夹角进行改进，降低不等速性产生的惯性力矩及附加弯矩；3.提升传动轴、驱动轴模态，避开发动机常用工作范围；4.改善传动轴中间支撑隔振性能，使中间支撑固有频率对应的临界转速尽可能低于传动轴的常用转速范围,以避免共振, 保证隔振效果好；5.在驱动轴、传动轴、后桥上加装吸振装置，消减振动影响。对以上几个方面进行分析确认如下，因该车型的共振激励源是发动机，所以无法消除，方案一无法实现；因动力总成、后主减速器布置难以更改，且传动轴中间支撑对应的车身连接孔位置更改也难以实现，所以方案二不可行；只能从后三种方案进行分析和验证。1.传动轴增加内置减震圈（频率与共振频率 130HZ 接近）- 降低共振振幅：在传动轴前后端分别增加 130HZ 减震圈后，振动幅值分解为两个小波峰，避开共振区间；前后段最大振动幅值由原来的 0.56g/N、0.05g/N 降低为 0.2g/N、0.02g/N，将改进后样件进行实车测试及评价，后地板振动改善明显，同时后桥振动还存在优化空间。2.驱动轴增加减震圈 - 避开共振区间、降低共振振幅：在左右后驱动轴轴杆上分别增加 210Hz 震圈后，振动峰值分解为两个小波峰，避开共振区间；左后、右后驱动轴振动幅值由 176g/N、164g/N降低为 146g/N、150g/N。二档全油门加速工况：后驱动半轴加吸振器后，驾驶员右耳噪声总级在 2100rpm 左右降低 3 dB(A)，后排右乘员左耳噪声总级在 2100rpm 左右降低 2 dB(A)；后主减壳体在 2100rpm 左右振动总级降低 2.73m/s，二、四、六阶能量明显减小。由本次分析可以看出：解决传动系统传动轴及驱动轴引起的共振异响问题可以从上述五大方面进行分析和解决，具体问题需要针对相应车型情况做出相应问题点确认并选取最优方案。作者单位：（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定 071000） 著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载
首次发布时间：2023-10-25
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