某越野汽車異響問題分析

李江濤

某越野汽車異響問題分析

李江濤

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

整車行駛異響產生的原因有很多，文章結合實際案例分析了分動器懸置傾角過大導致傳動軸夾角超差，引起萬向節運動干涉產生異響的問題，這種分析方法可供后續傳動系統設計或故障處理借鑒。

異響；分動器；傳動軸；萬向節；夾角

前言

汽車“異響”通常是指一種非正常的、不該存在的聲音響動，與聲音關聯的就是實體部件的非正常狀態，因此它意味著問題與故障，對汽車來說更是代表著安全。現代汽車結構復雜，各系統內部或之間的部件由于振動、松動、干涉等原因都可能導致整車異響。在各類異響中傳動系統異響占到整車異響的很大一部分，變速器、離合器、傳動軸、分動器、驅動橋及其周圍的支架附件都可能產生異響，這類問題處理相對比較困難，目前的有效處理方式是理論分析結合試驗驗證。本文正是基于這一思路對某越野汽車的傳動系統異響進行了探究分析，以供后續傳動系統設計或問題處理借鑒。

1 問題描述

客戶反映某6×6越野汽車正常行駛到60~80km/h時，整車發出類似于敲擊聲的異響，雖然在使用操作方面沒有影響，但為了為保證安全需要查找異響原因，排除風險隱患。經過初步排查，該車各系統及零部件未見異常。由于該車異響與車速有所關聯，因此重點分析傳動系統。

2 整車傳動系統結構

圖1 傳動系結構圖

1-前橋 2、4、6、8-傳動軸 3-變速器 5-分動器 7-中橋 9-后橋

該車傳動系統結構如圖1所示，作為6×6全驅車型，它比普通FR（發動機前置后輪驅動）汽車增加了前驅系統，其核心部件為分動器。發動機輸出動力至變速器再到分動器，而后由分動器的前輸出軸和后輸出軸分別將動力傳遞至前驅動橋和中后驅動橋。

（1）發動機參數如下：

表1 發動機參數

（2）變速器，機械變速器，最大輸入扭矩1490 N·m

表2 各檔速比

（3）前橋，鑄鋼橋殼帶轉向的驅動橋，雙聯式等速萬向節，主減速器為兩級減速，第一級為斜齒圓柱齒輪，速比為1.19。第二級為雙曲線圓錐齒輪，速比為5.429，總速比：6.46。

（4）中橋貫通式鑄鋼驅動橋，總速比6.46。

（5）后橋鋼管插入式鑄鋼驅動橋，總速比6.46。

（6）傳動軸為管狀、十字軸萬向節傳動軸、端面齒法蘭結構。

（7）分動器為全時全驅型，參數見表3。

表3 分動器參數

3 問題定位與分析

3.1 問題定位

經過靜態檢查，變速器、驅動橋、分動器均無異常，各傳動軸動平衡校準后經過道路試驗、問題復現，異響仍然存在。

車輛靜置，變速器掛空擋，分動器掛空擋，測試人員手動旋轉各傳動軸，也未見異常。

啟動發動機，分動器掛空擋，接合變速器，此時動力只能從發動機傳遞至分動器輸入軸，從分動器傳遞至前驅動橋、后驅動橋的動力則中斷。此時隨著測試人員踩下油門，發動機轉速的不斷提高，變速器與分動器之間的傳動軸轉速持續上升，在此過程中，異響突然復現。

因此可以判定整車異響來源于變速器和分動器之間的傳動結構，由于變速器、分動器已經分別進行過專項檢查可以保證性能良好，故異響只能是變速器和分動器之間的聯接部分，這一部分就只有傳動軸及其萬向節。

由于傳動軸的旋轉速度很高，傳動軸軸管材料厚度的不均勻、萬向節的松動、花鍵的松動、軸的彎曲等都可能導致傳動軸的不平衡，并進一步導致振動和噪聲。在整車振動與異響中，傳動系統的震動異響占了很大一部分。

本車傳動軸的萬向節為常用的十字軸式萬向節，它由輸入側萬向節叉、輸出側萬向節叉和十字軸構成（見圖2）。根據萬向節傳動特性，當萬向節輸出軸與輸入軸存在夾角的情況下，即使萬向節輸入轉速恒定，輸出軸的轉速也成周期性波動（如圖3），即在一個旋轉周期內，輸出軸的轉速會有兩次波動，且輸出軸與輸入軸的夾角越大這種波動性越大。這種輸出軸轉速的波動意味著傳動轉矩的波動，進而導致振動與噪聲，并影響傳動軸壽命，嚴重時將導致零部件之間的運動干涉甚至破壞。

圖2 十字軸式萬向節圖

1-軸承蓋 2、6-萬向節叉 3-注油嘴 4-十字軸 5-溢流閥 7-毛氈油封 8-滾針 9-套筒

圖3 萬象節的旋轉波動

由于傳動軸萬向節旋轉的波動性，在傳動軸布置上，要求輸入軸夾角和輸出軸夾角應該相等，這樣兩個萬向節的旋轉波動性剛好抵消。而往往受限于整車傳動系布置，傳動軸夾角不能做到相等，這種情況下盡量限制兩個夾角差，差值不可過大。在整車傳動系統布置上，不同的結構形式、不同部位的傳動軸夾角要求是不同的，對于越野車變速器與分動器之間的傳動軸夾角要求最為苛刻，要求小于3°。

嚴格的夾角要求下，任何細小的結構變化都可能導致夾角過大，引起傳動系統運轉異常，因此變速器與分動器之間聯接部分的檢查必須細致入微。

3.2 問題處理

問題定位清楚后，將變速器與分動器之間的傳動軸拆卸，對軸管、萬向節以及萬向節內部的十字軸、萬向節叉、滾針等部件均細致檢查，發現除分動器側萬向節叉內緣有磨損痕跡外，傳動軸其他部位正常。同時從底盤下部檢查分動器懸置結構（圖5），發現橡膠減震塊有損壞跡象，由于在底盤下受其他部件遮擋不便觀察，將分動器懸置各部件拆卸檢查，發現橡膠減震塊損壞嚴重，其他部件正常。

圖4 損壞的橡膠減震塊

1-車架 2-分動器托架 3-橡膠減震塊 4-分動器 α為分動器傾角

由圖1和圖5可以看出，當分動器懸置橡膠減震塊損壞后，分動器傾角α增加，導致傳動軸與分動器輸入軸之間的夾角增大，超出設計要求，加劇了萬向節旋轉的波動性。同時，當夾角增大到一定程度時，進一步會導致萬向節叉的運動干涉。本次根據傳動軸萬向節的磨損痕跡分析，分動器傾角增大引起傳動軸夾角變化已經達到了萬向節叉運動干涉產生異響的程度。

變速器與分動器之間的傳動結構及分動器懸置檢查修正完畢后，進一步檢查傳動系統其他傳動軸及關聯部件，未見異常，整車道路試驗，異響消除。

4 結論

綜上所述，分析與處理整車異響問題時，傳動系統異響需特別關注傳動軸及關鍵總成懸置的狀態，任何原因導致的傳動系統部件傾角變化都可能導致傳動軸夾角變化，進一步引起整車異響。且由于傳動軸夾角的變化隱蔽性較強、不易覺察，加上整車其他部件的遮擋干擾，在排查傳動系統異響源頭時應細致仔細，重點關注萬向節狀態。

[1] 陳家瑞等.汽車構造.[M]北京:機械工業出版社.2005.

[2] 余志生等.汽車工程手冊.北京:人民交通出版社.2001.

[3] 徐灝等.機械設計手冊.北京:機械工業出版社.1991.

Analysis of abnormal noise of a off-road vehicle

Li Jiangtao

( Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd, Shaanxi Xi'an 710020 )

There are many reasons for the abnormal sound of the vehicle driving, this paper will combine with practical case to analyze the problem of the abnormal sound caused by the movement interference of the cardan joint, because of angle error between transmission shafts caused by large tilt angle of transfer case suspension. This analysis method can be used for reference for the subsequent transmission system design or fault treatment.

Abnormal sound; Transfer case; Transmission shaft; Cardan joint; Included angle

U467

B

1671-7988(2019)13-37-03

U467

B

1671-7988(2019)13-37-03

李江濤，就職于陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院 ，從事汽車產品設計。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.13.014