朱建波，徐文玲，何凱欣，董松梅

（廣州汽車集團乘用車有限公司技術中心，廣東 廣州 511434）

傳動軸共振問題解析

朱建波，徐文玲，何凱欣，董松梅

（廣州汽車集團乘用車有限公司技術中心，廣東 廣州 511434）

傳動軸共振問題是后驅(qū)或四驅(qū)車型開發(fā)階段經(jīng)常遇到的異響問題之一，尤其是汽車的中間傳動軸。文章通過對某車型傳動軸共振問題進行實例解析，探討了問題的現(xiàn)象及解決方案，為有效解決此類問題提供了較為明確的方法，也為后續(xù)車型的開發(fā)及平臺化提供了解決思路。

汽車傳動軸；共振；吸振器

引言

隨著人們生活水平的提高，汽車開始逐漸的走進千家萬戶，且人們在追求速度之余，越來越重視汽車的動力性、舒適性及操控性，各汽車廠家也越來越投入更多的精力研究與匹配，其中整車NVH性能是其中主要課題之一。傳動軸由于在使用過程中的特點是轉速高，并且結構較為復雜，所以不可避免的存在NVH問題，下面將就某公司一款SUV車型傳動軸共振問題進行實例解析。

1 傳動軸共振的NVH問題

汽車在行駛過程中經(jīng)常會向傳動軸傳遞各種激振，尤其是發(fā)動機等動力單元往復慣性力與傳動軸不平衡產(chǎn)生的慣性力沖擊最為明顯。傳動軸的固有頻率與傳動軸的尺寸、材料特性及邊界條件有關。該公司這款SUV車型在開發(fā)試制階段發(fā)動機轉速在約2300r/min時有明顯的“嗡嗡”共振轟鳴音，初步懷疑可能是傳動軸振動導致。通過對此車型四驅(qū)加速噪聲振動測試，對試驗彩圖分析，車內(nèi)150Hz左右產(chǎn)生共振，通過對傳動軸模態(tài)分析，傳動軸一階彎曲模態(tài)為154Hz左右，此時若被動力總成激起，剛好吻合發(fā)動機轉速2300rpm的四階頻率。

圖1 原狀態(tài)傳動軸車輛加速噪聲振動測試彩圖

圖2 一階彎曲模態(tài)頻率試驗曲線圖

2 傳動軸共振問題的解決方案

一般傳動軸共振問題的解決方案有三個方向：一是消除傳動軸的振動激振源；二是調(diào)整傳動軸的模態(tài)，使傳動軸的模態(tài)避開發(fā)動機常用的頻率范圍；三是傳動軸增加吸振裝置，消除振動的影響。

而一般傳動軸的振動激勵源為發(fā)動機，更改發(fā)動機工作量非常巨大，故只能考慮后兩種方案。

2.1 調(diào)整傳動軸模態(tài)

式中，nc：傳動軸臨界轉速，r/min；D：傳動軸外徑，mm；d：傳動軸內(nèi)徑，mm；L：傳動軸長度。

通過上述公式可以看出，傳動軸臨界轉速主要與傳動軸軸管的內(nèi)外徑、軸管長度有關。要提高傳動軸的一階彎曲頻率需要增加傳動軸軸管內(nèi)外徑的尺寸，或者減小軸管的長度的方式實現(xiàn)。比較常見的方式有以下幾種：第一，調(diào)整中間支撐的位置來改變兩段軸管的長度；第二，傳動軸軸管采用空心軸管，空心軸可以降低傳動軸的質(zhì)量，增大管徑的尺寸，提高軸管的扭轉和彎曲強度。上述兩種方案設計到此款車型傳動軸周邊的布置，能否滿足傳動軸軸管尺寸增大及整車地板是否能夠允許調(diào)整傳動軸中間支撐位置。

通過對整車布置、改動量大小及經(jīng)濟性考慮不適用上述方案，所以只能選擇在傳動軸增加吸振裝置的方案。

2.2 傳動軸軸管增加吸振器，消減振動

車內(nèi)的轟鳴聲與激振力能量、頻率相關，也和車身自己的振動響應有關聯(lián)。若能改變激振的能量與頻率，則能消除整車內(nèi)的轟鳴音，因此在傳動軸軸管增加吸振器能夠解決整車內(nèi)的轟鳴，也是目前普遍使用且經(jīng)濟性較好的方法。

D檔加速，2300rpm附近存在轟鳴，噪聲階次為四階。通過理論計算確定合理的傳動軸吸振器調(diào)諧比、質(zhì)量、耗散因子及共振頻率等重要參數(shù)，并對吸振器的內(nèi)部結構和吸振器在傳動軸軸管中位置及裝配方式進行確定，并通過相關參考資料對比。明確吸振器在傳動軸后軸管1/2的位置，質(zhì)量為 0.6Kg，中心頻率為 160Hz，并制作樣件進行裝車驗證。從加速噪聲振動測試及彩圖可以看出增加吸振器后 2300rpm左右轟鳴聲幾乎消除，并且結合主觀評價的結果認為傳動軸軸管增加吸振器的方案能夠消減加速轟鳴音。

圖3 原狀態(tài)和增加吸振器傳動軸車輛測試階次曲線圖

圖4 原狀態(tài)傳動軸車輛加速噪聲振動測試彩圖

3 結論

文章針對傳動軸振動的源頭，提出了解決傳動軸共振問題的幾種方案，根據(jù)車型的實際情況，選擇最有的方案。經(jīng)試驗驗證效果明顯，有效的解決了車內(nèi)轟鳴聲的異響問題，為其它車型的開發(fā)及平臺化有一定的借鑒意義。

[1] 余志生.汽車理論[M].5版.北京:機械工業(yè)出版社,2010.3.

[2] 王望予.汽車設計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2012.4.

[3] 陳家瑞.汽車構造[M].北京:機械工業(yè)出版社.2011.6.

[4] 濮良貴.機械設計[M].北京:高等教育出版社.2006.5.

Analysis of resonance of transmission shaft

Zhu Jianbo, Xu Wenling, He Kaixin, Dong Songmei
( Technology Center, GAC Motor, Guangdong Guangzhou 511434 )

The resonance problem of the drive shaft is one of the often encountered problems in the development of the rear drive or four-wheel drive,especially the intermediate drive shaft.This paper analyzes the resonant problem of a drive shaft,explores the phenomenon of the problem and the solution, which provides a clearer way to effectively solution,and provides a model for future development.

transmission shaft; resonance; vibration absorber

CLC NO.: U463.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)012-231-02

U463.8 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7988(2016)05-231-02

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.076

朱建波（1987-），男，就職于廣州汽車集團乘用車有限公司技術中心。