張俊來(lái)，焦紅蓮

（安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

淺析驅(qū)動(dòng)軸布置對(duì)整車(chē)性能的影響

張俊來(lái)，焦紅蓮

（安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

針對(duì)某轎車(chē)簡(jiǎn)要分析了驅(qū)動(dòng)軸布置夾角的特點(diǎn)及要求，詳細(xì)分析驅(qū)動(dòng)軸布置夾角對(duì)整車(chē)傳動(dòng)的影響，并結(jié)合實(shí)際問(wèn)題給出解決方案。

驅(qū)動(dòng)軸；布置夾角；傳動(dòng)效率

CLC NO.:U461.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-176-02

前言

根據(jù)目前全球資源發(fā)展趨勢(shì),石油資源日益緊缺伴隨著油價(jià)不斷攀升，這已對(duì)社會(huì)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重制約，降低汽車(chē)油耗已刻不容緩。發(fā)達(dá)國(guó)家已通過(guò)五花八門(mén)的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，我國(guó)對(duì)于油耗的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，底盤(pán)傳動(dòng)效率與整車(chē)經(jīng)濟(jì)性緊密相關(guān)，要求傳動(dòng)系統(tǒng)各零件均需在提高效率方面做出自己最大貢獻(xiàn)。

1、驅(qū)動(dòng)軸布置夾角

驅(qū)動(dòng)軸的最基本的功能是在有一定角度的條件下在動(dòng)力源和被驅(qū)動(dòng)件之間傳遞動(dòng)力,但動(dòng)力并非百分之百被傳遞至兩側(cè)車(chē)輪,在傳動(dòng)過(guò)程中由于摩擦而存在能量損失。能量損失勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)力減少，增加燃油消耗，而且萬(wàn)向節(jié)的溫升同樣會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑條件變差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成萬(wàn)向節(jié)磨損，防塵套破裂，由此可見(jiàn)傳動(dòng)效率是衡量驅(qū)動(dòng)軸工作性能的重要指標(biāo)。汽車(chē)行駛時(shí)，在傳動(dòng)過(guò)程中有5.6%的能量消耗在底盤(pán)傳動(dòng)系統(tǒng)（見(jiàn)圖1），但是等速傳動(dòng)軸的傳動(dòng)效率很高，用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的全部能量都通過(guò)半軸傳遞，隨著對(duì)汽車(chē)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性要求越來(lái)越嚴(yán)格，能減少1%的傳動(dòng)系統(tǒng)能量損失就能減少1%的油耗（見(jiàn)圖2），因此驅(qū)動(dòng)軸的傳動(dòng)效率研究也應(yīng)受到足夠的重視。驅(qū)動(dòng)軸的布置夾角與其傳動(dòng)效率有著直接影響，而對(duì)于效率最直觀的對(duì)比就是通過(guò)溫升比較。本文通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸布置夾角對(duì)溫升的影響，淺析驅(qū)動(dòng)軸布置夾角對(duì)傳動(dòng)效率的影響。

圖1 整車(chē)能量分配圖

圖 2 傳動(dòng)系效率對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性影響

2、實(shí)例分析

結(jié)合我公司項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn),就驅(qū)動(dòng)軸的布置夾角對(duì)傳動(dòng)性能的影響加以分析。我公司某新項(xiàng)目轎車(chē)由于發(fā)動(dòng)機(jī)艙布置空間限制，驅(qū)動(dòng)軸布置角度高達(dá)13°，通用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)軸布置夾角不超過(guò)7.5°。驅(qū)動(dòng)軸布置角度過(guò)大影響整車(chē)NVH性能及傳動(dòng)效率，針對(duì)兩種布置角度，進(jìn)行傳動(dòng)效率比較分析。首先為提高NVH性能，采用圖3驅(qū)動(dòng)軸結(jié)構(gòu)（內(nèi)側(cè)雙滾輪式三球銷(xiāo)萬(wàn)向節(jié)，外側(cè)球籠式萬(wàn)向節(jié)）。它與差速器或齒輪變速箱相連接, 用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩以及間接限制車(chē)輛的轉(zhuǎn)向角度大小。這種萬(wàn)向節(jié)在功能上既要滿(mǎn)足轉(zhuǎn)向角度的變化,又要滿(mǎn)足槽殼與傳動(dòng)軸之間能夠作相對(duì)伸縮滑移運(yùn)動(dòng)。伸縮滑移運(yùn)動(dòng)一方面能夠補(bǔ)償車(chē)輪偏轉(zhuǎn)(或上下振動(dòng))使傳動(dòng)軸產(chǎn)生的軸向位移, 另一方面又間接限制了車(chē)輪轉(zhuǎn)向能夠達(dá)到的最大角度, 以致于影響到汽車(chē)轉(zhuǎn)彎半徑的大小和汽車(chē)轉(zhuǎn)向靈活性。同時(shí)該結(jié)構(gòu)移動(dòng)節(jié)滾輪始終保持沿球道平行運(yùn)動(dòng)，內(nèi)部滾動(dòng)摩擦小，具有軸向移動(dòng)推力小的特點(diǎn)，可有效減小軸向振動(dòng)；提高整車(chē)駕駛平順性。利用此驅(qū)動(dòng)軸在13°和7.5°夾角下進(jìn)行溫升試驗(yàn)對(duì)比。

圖3 驅(qū)動(dòng)軸結(jié)構(gòu)圖

圖 4 驅(qū)動(dòng)軸布置圖

3、試驗(yàn)驗(yàn)證

試驗(yàn)設(shè)備及驅(qū)動(dòng)軸布置如圖5所示，將四根驅(qū)動(dòng)軸布置在四方機(jī)上，分別輸入表1中的兩種試驗(yàn)工況，進(jìn)行溫升對(duì)比試驗(yàn)。

圖5 試驗(yàn)布置

圖5中試驗(yàn)設(shè)備通過(guò)上下移動(dòng)固定節(jié)聯(lián)接法蘭可以變換驅(qū)動(dòng)軸夾角，加載器對(duì)驅(qū)動(dòng)軸進(jìn)行加載，電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，扭矩傳感器輸出扭矩值，同時(shí)在四個(gè)移動(dòng)節(jié)和四個(gè)固定節(jié)處分別布置有溫度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)固定節(jié)和移動(dòng)節(jié)處的溫度變化。并模擬實(shí)車(chē)工況對(duì)固定節(jié)處進(jìn)行吹風(fēng)。試驗(yàn)要求溫度不允許超過(guò)120℃。

表1 試驗(yàn)輸入條件

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，本次試驗(yàn)過(guò)程中工況一固定節(jié)溫升過(guò)快，驅(qū)動(dòng)軸布置角度過(guò)大，內(nèi)部摩擦阻力大，從而導(dǎo)致固定節(jié)溫升過(guò)快，而且驅(qū)動(dòng)軸如果長(zhǎng)期在高溫條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)引起潤(rùn)滑脂失效，萬(wàn)向節(jié)磨損燒結(jié)，加劇驅(qū)動(dòng)軸壽命損耗，降低驅(qū)動(dòng)軸傳動(dòng)效率。

圖6 試驗(yàn)輸出結(jié)果

4、優(yōu)化方案

從以上分析可以看出，驅(qū)動(dòng)軸布置夾角越小，溫升越慢，因此需對(duì)驅(qū)動(dòng)軸布置夾角進(jìn)行優(yōu)化，布置角度按標(biāo)準(zhǔn)布置在7.5°以下?？赏ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)動(dòng)力總成布置角度方案解決，在不影響整車(chē)性能的條件下對(duì)動(dòng)力總成的布置角度進(jìn)行微調(diào)，降低差速器軸心線位置，從而減小驅(qū)動(dòng)軸布置夾角。

5、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)軸布置角度的試驗(yàn)分析，可得出以下結(jié)論：

a) 驅(qū)動(dòng)軸的布置角度最好不超過(guò)7.5°；

b) 驅(qū)動(dòng)軸布置角度越大，相同運(yùn)動(dòng)工況下，溫升越高，傳動(dòng)效率越低；

c）在扭矩和轉(zhuǎn)速不變的情況下，隨時(shí)間延長(zhǎng)，溫升逐漸降低。

[1] 陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造（第3版下冊(cè)）[M].北京:人民交通出版社,2001.

[2] 汽車(chē)工程手冊(cè)編輯委員會(huì).汽車(chē)工程手冊(cè):設(shè)計(jì)篇[K].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011.

[3] 林秉華.最新汽車(chē)設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[K].哈爾濱:黑龍江人民出版社, 2005.

[4] 石寶樞.三球銷(xiāo)式萬(wàn)向節(jié)軸承組件的設(shè)計(jì)改進(jìn)[J].軸承,2007(4).

[5] 馬天飛,王登峰,郝春光,王巖.轎車(chē)等速驅(qū)動(dòng)軸傳動(dòng)效率的試驗(yàn)研究[J].汽車(chē)技術(shù),2009.

Analyses the drive shaft arrangement will effect the performance of the vehicle

Zhang Junlai, Jiao HongLian
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

A brief analysis of the characteristics and requirements of the angle, between the drive shaft layout for a sedan. A detailed analysis of the drive shaft arrangement of the angle of the vehicle transmission efficiency and given practical problem solutions.

drive shaft; arrangement of the angle; transmission efficiency

U461.9

A

1671-7988 (2017)08-176-02

張俊來(lái)，就職于安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.059