10.16638/jki.1671-7988.2019.13.014
李江涛
（陕西重型汽车有限公司，陕西西安710200）
关键词：异响；分动器；传动轴；万向节；夹角
中图分类号：U467 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2019)13-37-03
Analysis of abnormal noise of a off-road vehicle
Li Jiangtao
( Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd, Shaanxi Xi'an 710020 )
Abstract: 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.
Keywords: Abnormal sound; Transfer case; Transmission shaft; Cardan joint; Included angle
CLC NO.: U467 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2019)13-37-03
前言
汽车“异响”通常是指一种非正常的、不该存在的声音响动，与声音关联的就是实体部件的非正常状态，因此它意味着问题与故障，对汽车来说更是代表着安全。现代汽车结构复杂，各系统内部或之间的部件由于振动、松动、干涉等原因都可能导致整车异响。在各类异响中传动系统异响占到整车异响的很大一部分，变速器、离合器、传动轴、分动器、驱动桥及其周围的支架附件都可能产生异响，这类问题处理相对比较困难，目前的有效处理方式是理论分析结合试验验证。本文正是基于这一思路对某越野汽车的传动系统异响进行了探究分析，以供后续传动系统设计或问题处理借鉴。
1 问题描述
客户反映某6×6越野汽车正常行驶到60~80km/h时，整车发出类似于敲击声的异响，虽然在使用操作方面没有影响，但为了为保证安全需要查异响原因，排除风险隐患。经过初步排查，该车各系统及零部件未见异常。由于该车异响与车速有所关联，因此重点分析传动系统。
2 整车传动系统结构
图1 传动系结构图
1-前桥2、4、6、8-传动轴3-变速器5-分动器7-中桥9-后桥
该车传动系统结构如图1所示，作为6×6全驱车型，它比普通FR（发动机前置后轮驱动）汽车增加了前驱系统，其核心部件为分动器。发动机输出动力至变速器再到分动器，
作者简介：李江涛，就职于陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院，
从事汽车产品设计。汽车问题
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而后由分动器的前输出轴和后输出轴分别将动力传递至前驱动桥和中后驱动桥。
（1）发动机参数如下：
表1 发动机参数
（2）变速器，机械变速器，最大输入扭矩1490 N·m
表2 各档速比
（3）前桥，铸钢桥壳带转向的驱动桥，双联式等速万向节，主减速器为两级减速，第一级为斜齿圆柱齿轮，速比为1.19。第二级为双曲线圆锥齿轮，速比为5.429，总速比：6.46。
（4）中桥贯通式铸钢驱动桥，总速比6.46。
（5）后桥钢管插入式铸钢驱动桥，总速比6.46。
（6）传动轴为管状、十字轴万向节传动轴、端面齿法兰结构。
（7）分动器为全时全驱型，参数见表3。
表3 分动器参数
3 问题定位与分析
3.1 问题定位
经过静态检查，变速器、驱动桥、分动器均无异常，各传动轴动平衡校准后经过道路试验、问题复现，异响仍然存在。
车辆静置，变速器挂空挡，分动器挂空挡，测试人员手动旋转各传动轴，也未见异常。
启动发动机，分动器挂空挡，接合变速器，此时动力只能从发动机传递至分动器输入轴，从分动器传递至前驱动桥、后驱动桥的动力则中断。此时随着测试人员踩下油门，发动机转速的不断提高，变速器与分动器之间的传动轴转速持续上升，在此过程中，异响突然复现。
因此可以判定整车异响来源于变速器和分动器之间的传动结构，由于变速器、分动器已经分别进行过专项检查可以保证性能良好，故异响只能是变速器和分动器之间的联接部分，这一部分就只有传动轴及其万向节。
由于传动轴的旋转速度很高，传动轴轴管材料厚度的不均匀、万向节的松动、花键的松动、轴的弯曲等都可能导致传动轴的不平衡，并进一步导致振动和噪声。在整车振动与异响中，传动系统的震动异响占了很大一部分。
本车传动轴的万向节为常用的十字轴式万向节，它由输入侧万向节叉、输出侧万向节叉和十字轴构成（见图2）。根据万向节传动特性，当万向节输出轴与输入轴存在夹角的情况下，即使万向节输入转速恒定，输出轴的转速也成周期性波动（如图3），即在一个旋转周期内，输出轴的转速会有两次波动，且输出轴与输入轴的夹角越大这种波动性越大。这种输出轴转速的波动意味着传动转矩的波动，进而导致振动与噪声，并影响传动轴寿命，严重时将导致零部件之间的运动干涉甚至破坏。
图2 十字轴式万向节图
1-轴承盖2、6-万向节叉3-注油嘴4-十字轴5-溢流阀
7-毛毡油封8-滚针9-套筒
图3 万象节的旋转波动
由于传动轴万向节旋转的波动性，在传动轴布置上，要求输入轴夹角和输出轴夹角应该相等，这样两个万向节的旋转波动性刚好抵消。而往往受限于整车传动系布置，传动轴夹角不能做到相等，这种情况下尽量限制两个夹角差，差值不可过大。在整车传动系统布置上，不同的结构形式、不同部位的传动轴夹角要求是不同的，对于越野车变速器与分动器之间的传动轴夹角要求最为苛刻，要求小于3°。
严格的夹角要求下，任何细小的结构变化都可能导致夹角过大，引起传动系统运转异常，因此变速器与分动器之间联接部分的检查必须细致入微。
3.2 问题处理
问题定位清楚后，将变速器与分动器之间的传动轴拆卸，对轴管、万向节以及万向节内部的十字轴、万向节叉、滚针等部件均细致检查，发现除分动器侧万向节叉內缘有磨损痕迹外，传动轴其他部位正常。同时从底盘下部检查分动器悬置结构（图5），（下转第50页）
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50 义和作用上，根据企业自身的新产品研发流程对Cubing 的应用作出了大胆地创新，使其在该企业的新产品研发过程中具有更广、更深的作用。
参考文献
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（上接第38页）
发现橡胶减震块有损坏迹象，由于在底盘下受其他部件遮挡不便观察，将分动器悬置各部件拆卸检查，发现橡胶减震块损坏严重，其他部件正常。
图4 损坏的橡胶减震块
图5 分动器悬置结构
1-车架 2-分动器托架 3-橡胶减震块 4-分动器 α为分动器倾角
由图1和图5可以看出，当分动器悬置橡胶减震块损坏后，分动器倾角α增加，导致传动轴与分动器输入轴之间的
夹角增大，超出设计要求，加剧了万向节旋转的波动性。同时，当夹角增大到一定程度时，进一步会导致万向节叉的运动干涉。本次根据传动轴万向节的磨损痕迹分析，分动器倾角增大引起传动轴夹角变化已经达到了万向节叉运动干涉产生异响的程度。
变速器与分动器之间的传动结构及分动器悬置检查修正完毕后，进一步检查传动系统其他传动轴及关联部件，未见异常，整车道路试验，异响消除。
4 结论
综上所述，分析与处理整车异响问题时，传动系统异响需特别关注传动轴及关键总成悬置的状态，任何原因导致的传动系统部件倾角变化都可能导致传动轴夹角变化，进一步引起整车异响。且由于传动轴夹角的变化隐蔽性较强、不易觉察，加上整车其他部件的遮挡干扰，在排查传动系统异响源头时应细致仔细，重点关注万向节状态。
参考文献
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版社.2001. [3] 徐灏等.机械设计手册.北京：机械工业出版社.1991.
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