趙建　王明正　宋雨　陳迪　路禹

摘 要：某型號(hào)純電動(dòng)車在急加速時(shí)出現(xiàn)整車抖動(dòng)問題，NVH性能主觀評(píng)價(jià)為不可接受，通過測(cè)試排查，最終鎖定該問題為驅(qū)動(dòng)半軸節(jié)型引起，由原來Gi節(jié)型更改為DO節(jié)型后，整車抖動(dòng)問題得到較大改善，主觀評(píng)價(jià)通過。關(guān)鍵詞：抖動(dòng);驅(qū)動(dòng)半軸;NVH;萬向節(jié)型中圖分類號(hào)：U647.1 U463.216? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）01-38-04

Abstract： When a certain type of pure electric vehicle is accelerating rapidly， the whole vehicle jitter problem appears. The subjective evaluation of NVH performance is unacceptable. After testing and checking， the problem is finally locked in the driving half-axle type. After the original Gi-section type is changed to DO-section type， the whole vehicle jitter problem has been greatly improved and the subjective evaluation is passed.Keywords： Shudder; Driving half shaft; NVH; Universal joint structureCLC NO.： U647.1 U463.216? Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）01-38-04

1 前言

近年來隨著各領(lǐng)域技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展，汽車技術(shù)也進(jìn)入了新時(shí)代，傳統(tǒng)燃油汽車正在向電動(dòng)汽車方向轉(zhuǎn)變。純電動(dòng)汽車已經(jīng)逐漸在引導(dǎo)汽車技術(shù)發(fā)展的潮流，其產(chǎn)生的NVH問題也和傳統(tǒng)燃油車有很大的不同。燃油車一般會(huì)有液力變矩器減振特性、整車速比匹配、傳動(dòng)系慣量匹配和換擋策略、曲軸動(dòng)不平衡量影響傳動(dòng)系轉(zhuǎn)速波動(dòng)引起整車抖動(dòng)問題[1][2]。相關(guān)研究已經(jīng)開展較多，考慮整車傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)關(guān)系，用動(dòng)力學(xué)軟件建立整車模型研究整車抖動(dòng)原因[3]，文獻(xiàn)[4]采用試驗(yàn)和仿真結(jié)合方式研究了整車起步抖動(dòng)發(fā)生的機(jī)理。對(duì)于純電動(dòng)車，電機(jī)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)靈敏，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩及擾動(dòng)的快速、大幅激勵(lì)容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，從而導(dǎo)致整車抖動(dòng)[5][6]。傳動(dòng)軸半徑和長(zhǎng)度以及減速器齒輪間隙也是傳動(dòng)系統(tǒng)扭振振動(dòng)的可能影響因素，從而產(chǎn)生整車抖動(dòng)[7][8]。但隨著電機(jī)代替了發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲問題已經(jīng)轉(zhuǎn)移到了汽車其它NVH源上，但根本的傳遞路徑并沒有改變。對(duì)于只有前驅(qū)電機(jī)的純電動(dòng)車來說，其驅(qū)動(dòng)半軸是一個(gè)十分重要的激勵(lì)源，而半軸中的萬向節(jié)節(jié)型就是一個(gè)關(guān)鍵的部件。

本文針對(duì)某純電動(dòng)車配合半軸不同萬向節(jié)節(jié)型開展了研究，最初裝配的萬向節(jié)引起了嚴(yán)重的整車急加速抖動(dòng)問題，這種抖動(dòng)為低頻振動(dòng)，非常容易引起駕乘人員的不適。通過優(yōu)選萬向節(jié)型，解決了該車型急加速抖動(dòng)問題。為純電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)半軸萬向節(jié)選型提供了參考依據(jù)，作為橫展項(xiàng)目，可節(jié)約相關(guān)時(shí)間和開發(fā)成本。

2 純電動(dòng)車抖動(dòng)影響因素和萬向節(jié)結(jié)構(gòu)

2.1 影響整車抖動(dòng)的因素

所有的振動(dòng)都可從激勵(lì)、路徑和響應(yīng)三個(gè)方向進(jìn)行原因分析。傳統(tǒng)燃油車會(huì)因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)燃燒產(chǎn)生整車加速抖動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)是產(chǎn)生整車抖動(dòng)的一個(gè)很重要的激勵(lì)。純電動(dòng)車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)無離合器，常嚙合的布置結(jié)構(gòu)，動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)扭振經(jīng)常會(huì)耦合在一起導(dǎo)致純電動(dòng)車的動(dòng)態(tài)振動(dòng)特性[9][10]。響應(yīng)的路徑純電動(dòng)車和傳動(dòng)燃油車是類似的。

影響純電動(dòng)車整車抖動(dòng)的激勵(lì)因素有驅(qū)動(dòng)軸總成和電機(jī)的扭矩，其中電機(jī)扭矩越大，抖動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)越大，但限值電機(jī)扭矩會(huì)響應(yīng)整車的動(dòng)力性能。驅(qū)動(dòng)軸的布置角度越大，整車產(chǎn)生抖動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)越大，萬向節(jié)型選擇不當(dāng)會(huì)使得整車產(chǎn)生嚴(yán)重抖動(dòng)。懸置系統(tǒng)優(yōu)化可減弱整車急加速抖動(dòng)現(xiàn)象，但不能根除。優(yōu)化車身傳遞路徑周期長(zhǎng)且牽涉范圍廣，不易實(shí)現(xiàn)。方向盤優(yōu)化可以減弱方向盤振動(dòng)，但不能徹底解決整車抖動(dòng)產(chǎn)生的車內(nèi)振動(dòng)。純電動(dòng)車產(chǎn)生急加速抖動(dòng)影響因素可以利用圖1中的框架進(jìn)行說明。

綜上，選擇優(yōu)化萬向節(jié)型進(jìn)行整車抖動(dòng)的問題解決排查方向。市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)半軸萬向節(jié)型有VL節(jié)、DO節(jié)、TJ節(jié)、GI節(jié)和AAR節(jié)等。

2.2 萬向節(jié)結(jié)構(gòu)

驅(qū)動(dòng)半軸移動(dòng)節(jié)型是純電動(dòng)車產(chǎn)生整車抖動(dòng)的關(guān)鍵部件，市場(chǎng)上目前采用的節(jié)型主要有：TJ節(jié)、GI節(jié)、AAR節(jié)、VL節(jié)和DO節(jié)。TJ萬向節(jié)是外套滾道封閉，外套腔內(nèi)有三銷架總成的伸縮型萬向節(jié)。GI節(jié)型為外套腔內(nèi)可以帶有壓縮彈簧的TJ型萬向節(jié)。DO萬向節(jié)為具有六個(gè)鋼球，內(nèi)套和外套各具有六個(gè)直滾道、滾道的徑向截面為橢圓形，鋼球與滾道為四點(diǎn)接觸的伸縮型等速萬向節(jié)。AAR節(jié)為優(yōu)化的GI節(jié)。VL萬向節(jié)為具有六個(gè)鋼球，內(nèi)套和外套各具有六個(gè)直滾道、相鄰的兩個(gè)直滾道沿軸向等角度反向斜置的伸縮型等速萬向節(jié)，但該節(jié)型價(jià)格較貴。圖2列出了AAR節(jié)和DO節(jié)結(jié)構(gòu)圖。

由于這些節(jié)型結(jié)構(gòu)本身的原因，難以避免的產(chǎn)生階次振動(dòng)。GI節(jié)、TJ節(jié)和AAR節(jié)會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)半軸的三階振動(dòng)，DO節(jié)和VL節(jié)會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)半軸的六階振動(dòng)。滿足產(chǎn)生整車抖動(dòng)的激勵(lì)都是低頻振動(dòng)。階次為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的工作頻率與其轉(zhuǎn)速的比值，數(shù)學(xué)表達(dá)式見公式（1）。

3 問題來源

某純電動(dòng)車整車在NVH性能主觀評(píng)價(jià)過程中發(fā)現(xiàn)存在急加速抖動(dòng)嚴(yán)重，主觀評(píng)價(jià)5.5分，不可接受。跟蹤驅(qū)動(dòng)半軸轉(zhuǎn)速，發(fā)現(xiàn)存在明顯的半軸3節(jié)振動(dòng)，該節(jié)型為GI節(jié)型。方向盤和座椅導(dǎo)軌振動(dòng)見圖3所示。

方向盤和座椅導(dǎo)軌存在明顯的三階振動(dòng)，車速分別在50Km/h，90Km/h左右。這種抖動(dòng)是由于驅(qū)動(dòng)軸物理結(jié)構(gòu)所致，不能完全消除，但可降低。

4 路徑分析

三銷式驅(qū)動(dòng)軸產(chǎn)生三階軸向慣性力，軸向慣性力通過動(dòng)力單元懸置，傳至車身座椅導(dǎo)軌及方向盤，導(dǎo)致該純電動(dòng)車產(chǎn)生整車急加速抖動(dòng)。傳遞路徑見圖4所示?？赏ㄟ^更改驅(qū)動(dòng)半軸節(jié)型進(jìn)行優(yōu)化3階振動(dòng)。

5 問題解決過程

5.1 客觀測(cè)試

通過整車抖動(dòng)原理分析等因素分析，分別采用了AAR節(jié)型和DO節(jié)型進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證測(cè)試。從圖5中可以看出，在驅(qū)動(dòng)半軸移動(dòng)萬向節(jié)采用DOJ節(jié)型時(shí)，駕駛員座椅導(dǎo)軌3階振動(dòng)速度RSS峰值達(dá)到了5mm/s左右，而采用AAR節(jié)型時(shí)，駕駛員座椅導(dǎo)軌振動(dòng)速度RSS峰值在3.5mm/s左右，而采用DOJ節(jié)時(shí)，駕駛員座椅導(dǎo)軌振動(dòng)速度RSS只有一個(gè)很小的峰值，峰值在1.1mm/s左右。而這三種驅(qū)動(dòng)軸萬向節(jié)型雖然DOJ節(jié)型6階最大，但均在1mm/s以下。從圖6可以看出，方向盤振動(dòng)也是DOJ節(jié)型優(yōu)于AAR節(jié)型優(yōu)于GI節(jié)型。雖然驅(qū)動(dòng)軸6階，方向盤振動(dòng)速度RSS值和座椅導(dǎo)軌一樣，均為DOJ節(jié)型最大，但整體數(shù)值較小。需要主觀評(píng)價(jià)進(jìn)行分析確認(rèn)是否有抖動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。

5.2 主觀評(píng)價(jià)

主觀評(píng)價(jià)的評(píng)分計(jì)算按照評(píng)定員的評(píng)價(jià)結(jié)果按評(píng)定項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)出總分，然后按照公式3計(jì)算出平均分。評(píng)價(jià)人員不少于5人。整車抖動(dòng)主觀評(píng)價(jià)分值描述表參照表1。

Pi為每個(gè)評(píng)定員的個(gè)人分?jǐn)?shù)，n為評(píng)定員數(shù)，本文為5，Pj為所有評(píng)定員的平均分，也就是為最終評(píng)定結(jié)果。

經(jīng)過主觀評(píng)價(jià)和計(jì)算，Gi節(jié)驅(qū)動(dòng)軸整車抖動(dòng)最終分?jǐn)?shù)為5.5分，AAR節(jié)驅(qū)動(dòng)軸整車抖動(dòng)最終評(píng)定結(jié)果為6分，DOJ節(jié)型驅(qū)動(dòng)軸整車抖動(dòng)最終評(píng)分為7分。主觀評(píng)價(jià)結(jié)果見圖7。

6 結(jié)論

（1）通過客觀測(cè)試，驅(qū)動(dòng)半軸采用DO節(jié)型優(yōu)于AAR

節(jié)，AAR節(jié)型優(yōu)于GI節(jié)型。通過把原車上的GI節(jié)型更換為DO節(jié)型，座椅導(dǎo)軌振動(dòng)和方向盤振動(dòng)半軸主階次值都得到大大降低。

（2）主觀評(píng)價(jià)主觀評(píng)價(jià)分值由5.5分提高到7分，由

稍不滿意變?yōu)榛緷M意。

（3）導(dǎo)致整車抖動(dòng)的因素中懸置作為一個(gè)重要的傳遞

路徑，也有待開展進(jìn)一步的研究。

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