某后驅車型傳動系統引起車內轟鳴的問題研究

黃振之　黎瑞平　任良順　馬翔　謝玉琳

【摘 要】針對某后驅車型5擋加速下異常明顯的車內轟鳴問題，以整車為研究對象，基于主觀評價和LMS_Test.Lab測試系統測試該車的NVH數據，分析噪聲頻譜，確定問題階次，判斷為傳動系旋轉件的動不平衡問題，優化主齒法蘭的動不平衡量。實驗工況下的結果表明：優化后車內噪聲和傳動軸一階聲壓降低明顯，效果十分理想，成功解決了該車的車內轟鳴問題。

【關鍵詞】車內轟鳴;傳動軸;動不平衡;NVH

【中圖分類號】TB533 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）07-0068-03

0 引言

加速情況下，特別是高速行駛時，車內的轟鳴影響駕乘的舒適性，甚至讓駕乘人員難以接受，所以車輛開發過程需要避免這種情況或降低車內轟鳴噪聲。

某前置后驅車在開發過程中發現，5擋加速行駛時，后排從發動機轉速1 800 r/min附近，中排從發動機轉速2 600 r/min附近，前排從發動機轉速2 800 r/min附近，主觀感受車內有壓迫耳膜的轟鳴聲，后排比前排和中排更明顯，且轟鳴聲隨著速度的增加而越顯著。

1 轟鳴聲的測試與分析

利用LMS振動噪音測試設備在車輛前、中、后排座椅位置布置麥克風，采集噪聲數據，如圖1所示。

圖2為5擋POT工況下，車內前、中、后排噪聲頻譜圖。若以傳動軸轉速頻率作為基頻，可見傳動軸一階階次噪音（1階）的聲壓比較顯著，且回放聲音和主觀評價一致。

將傳動軸一階階次噪聲曲線提取（如圖3所示），可見傳動軸一階階次噪聲在前排（紅色虛線）從發動機轉速2 800 r/min附近開始陡升，中排（綠色虛線）從發動機轉速2 600 r/min附近陡升，后排（藍色虛線）約從發動機轉速1 800 r/min開始陡升，并且直逼車內前、中、后排總聲壓，與車內轟鳴聲的主觀感受一致。

根據上述測試結果和工程經驗，懷疑由傳動軸或與之相連的旋轉件一階不平衡引起。經排查發現，傳動軸有嚴格的動不平衡檢測與控制，但主減速器的主齒法蘭未進行動不平衡量控制。

2 基于動不平衡的問題分析及優化

不平衡量是轉子旋轉產生離心力所引起的振動力。動不平衡表現在中心主慣性軸與旋轉軸線不重合，通常既不相交也不平行，動不平衡量可以由兩個垂直于軸線的平面等效不平衡矢量給出[1，2]。動不平衡產生的原因主要有設計、生產加工誤差、材料質量不均勻及裝配誤差等。動不平衡導致車內產生轟鳴聲的發生機理：動不平衡量在旋轉時，產生離心力或力矩而形成激振力，激振力隨轉速提高而增大，通過主減、中間支撐、懸架件等傳遞到車身，讓人感受到地板振動、車內轟鳴等，若在傳遞路徑中遇到零部件共振模態，則振動或轟鳴也會被放大[3，4]。

為此，需要對旋轉件進行動不平衡控制。即使人們在很精確的動平衡機上進行測量校正，也沒法完全消除動不平衡量，而且這樣是不經濟的做法。通常將旋轉件的動不平衡量控制在一定大小內，使得在正常運轉情況下沒有危害即可。

許用動不平衡量的計算公式如下：

Uper=1000GM/ω

式中：Uper為許用不平衡量，單位為g·mm;G為平衡精度，單位為mm/s;ω為旋轉件的最大角速度，單位為rad/s;M為旋轉件的質量，單位為kg。

其中，ω=2πn/60，n為旋轉件的最高轉速，單位為r/min。

考慮到技術的經濟性、先進性、合理性，國際標準化組織（ISO）已經制定了世界上公認的ISO 1940平衡品質等級[5]，將轉子平衡品質等級從要求最低的G4000到要求最高的G0.4分為11個級別。根據查表，對于汽車萬向傳動軸，則選用G16等級。

根據主減的主齒法蘭質量及最高轉速等參數計算得出主減主齒法蘭的許用動不平衡量，其參數及結果見表1。

隨機抽取6件主齒法蘭樣件和故障車的主齒法蘭一起送檢動不平衡量檢查，然后對這些法蘭修正及復檢，動不平衡檢測數據見表2。可見，修正前主齒法蘭的動不平衡量均大于許用值，修正后都在許用值以下。

3 方案驗證

將故障車修正過的主齒法蘭樣件裝回故障車進行方案驗證測試。5擋POT工況的車內前、中、后排總聲壓的對比圖如圖4所示。傳動軸一階噪聲的對比圖如圖5所示。

結果所示，車內前、中、后排的總聲壓及對應的傳動軸一階階次噪聲均得到明顯改善，其中前排總聲壓在3000 r/min附近有2 dB（A）左右的降低，中排總聲壓在3 000 r/min間有4 dB（A）左右的降低，后排總聲壓在2 300 r/min附近有3 dB（A）左右的降低;傳動軸一階在2 100 r/min附近有10 dB（A）下降。主觀感受上有明顯改善。其他6件主齒法蘭也進行了測試，轟鳴均能接受。

4 結語

車輛轟鳴的原因有很多種，本文通過實車測試分析頻譜找出問題頻率，根據經驗排查優化問題零件以快速解決問題。建議后驅車在生產制造時，對傳動軸、主齒法蘭及主減總成等零件做好動不平衡量的管控。

參 考 文 獻

[1]GB T9239.1—2006，機械振動恒態（剛性）轉子平衡品質要求[S].

[2]ISO 1925—2001 Mechanical vibration-Balancing-Vo-cabulary[Z]，2001（4）：1-5.

[3]程玉軍.車輛傳動軸總成許用不平衡量的確定[J].煤礦機械，2012（6）：55-57.

[4]孫中輝，劉藴博，郭彥穎，等.傳動軸和輪胎不平衡量導致整車異常振動問題的解決方法[J].汽車技術，2007（9）：17-21.

[5]ISO 1940—1，Mechanical vibration-Balance quality requirements for rotors in a constant（rigit）state-Part 1：Specification and verification of balance tolefan-ces[Z].2003（8）：1-28.