启飞汽车

摘要

    介绍了车辆传动系统制造及装配工艺对车辆噪声振动的影响及问题发生机理，表述了制造及装配过程的重要影响因素，基于实际工程项目经验详细描述了针对传动轴、前后主减速器、车身灵敏度等部件动平衡及系统匹配控制方案，降低了系统残余动平衡，从而减少了传动系动平衡引起的振动噪声问题。

一、传动系动平衡问题现象及发生机理

1.问题现象

    某前置后驱 SUV 车型在量产前期评审时发现，车辆光滑路面加速过程中车内有周期性“隆隆”声，车速越高声音越大，同时伴随严重的车身抖动，地板振动等问题，通过测试车内地板、座椅导轨、传动轴中间支撑、主减速器等位置振动分析出，此问题阶次与传动轴转速相关，问题由传动轴动平衡引起。车内振动数据如下如图 1所示。
 

2.发生机理

    传动系动平衡的存在导致在旋转过程中产生较大激振力及振动，该振动通过前后主减、传动轴中间支撑、车架等部件传递到车身地板、侧围、座椅、转向盘等，从而引起车身板件振并产生隆隆声。问题传递路径如图2所示。
 

二、传动系动平衡影响因素

1.生产制造影响

    传动系的动平衡性能直接受生产加工工艺水平影响，零部件自身质量及加工后质量相对自身对称中心质量分布均匀性、分总成及各零部件装配后质量中心与旋转中心重合度、分总成及零部件相互装配后配合间隙控制精度等直接影响动平衡性能。具体主要有以下几点。
    配合间隙：滑动花键或移动副配合间隙、耳孔与轴承径向配合间隙、卡簧与轴承端面轴向间隙。
    焊接质量：轴管与花键轴及万向节叉。
    加工质量：毛坯自身精度、卡簧厚度、耳孔对称性、卡簧槽间距等。

2.装配工艺影响

    传动系的装配工艺对整个传动系动平衡有极大影响，传动系装配涉及分动器、传动轴、主减速器等三大关键部件，三者本身存在一定的动平衡，装配后又会产生整个系统的动平衡，良好的装配方法可以保证整个系统的动平衡处于较低水平。在装配过程中需要依据各个系统本身的动平衡高低贴点进行高低点对应装配，这就要求部件供应商在制作过程中增加动平衡检查工序并进行控制及高低点标示，以保证在整车厂装配时开展动平衡控制及管理工作。如图3所示，在标号位置贴轻重点标识。

三、传动系各部件的控制方案

    针对传动系各部件动平衡、端跳、径跳、转向节结构、润滑脂类型、配合间隙进行技术参数控制提升，降低单件动平衡量，从而保证系统动平衡量。
 

1.传动轴动平衡控制

    传动轴动平衡是传动轴生产过程需要重点控制的关键性能参数，控制过程需要借助相关设备开展调试控制，如图 4 所示，其中控制过程主要针对以下几点考虑：
    a.传动轴质量降低，满足强度及模态要求前提下降低传动轴质量，尤其是使用等速节时，选择重量轻的节型；
    b.传动轴焊接工艺最好使用摩擦焊或激光焊接；
    c.传动轴应标记动平衡轻点；
    d.传动轴节型选择如选择十字节，最好使用十字节轴铆接方式；
    e.万向节的横向弯曲力及移动节的滑移力应进行尽量向小控制；
    f.滑键副间隙控制；
    g.卡环与轴承断面的间隙控制。
 

2.主减速器动平衡控制

    传动系整体动平衡控制过程中主减速器动平衡也是关键因素，主减速器由于结构与传动轴相比尺寸较小动平衡相对更容易控制，控制过程同样需要借助相关设备开展调式控制，如图 5 所示，其中控制过程主要针对以下几点考虑：
    a.降低凸缘重量和动不平衡量；
    b.避免二次装夹，否则易引起加工中心不一致，导致不平衡增大；
    c.主齿轴定位精度提高；
    d.主减总成状态下凸缘端径跳要求小于0.1 mm；
    e.保证动平衡数值及相位准确的情况下主减动平衡越小越好。
 

3.分动器与传动轴连接安装方法

    由于此处装配工艺较为复杂，首先需要把不平衡量小的一端做出标记，并安装在主减端，与前主减整体做动平衡，动平衡点与分动器端面跳动高点配合后带上螺栓（不打紧），然后将分动器径向跳动高点转至最上方，对传动轴施加一定向下的力，同时打紧最下面一颗螺栓，最后按照对角打紧螺栓及上力矩的方式完成整个安装过程。

4.主减速器与传动轴连接安装方法

    传动轴后端与主减速器直接相连，两个部件的动平衡水平直接影响系统动平衡，如果两者残余动不平衡量叠加就会造成装车后系统整体动平衡量超差，导致车辆高速行驶时传动轴振动引起车内噪声。有些车辆装配了合格的动平衡传动轴仍会出现振动噪声问题，原因就是装配时没有与主减速器开展重点匹配工作。
    因此，在保证动平衡值和相位准确的前提下使用主减动平衡重点和传动轴轻点相对的方式进行主减速器与传动轴连接安装。
基于车型问题经验，通常建议分动器凸缘跳动依据生产能力进行控制，标出跳动高点。凸缘动平衡控制在 6 gcm 以下，标记总成端跳、径跳跳动高点。

四、基于车身灵敏度的控制方案

    针对整车灵敏度不同、成本不同、效率差异，需选择合适措施，保证性能成本最佳平衡，传动系动平衡控制有3个控制措施：
    a.端径跳匹配。主减速器进行总成状态下凸缘跳动控制且标出端径跳高点，传动轴标出动平衡轻点，二者使用两值修正法进行装配。
    b.动平衡匹配。主减速器进行总成状态下动平衡校正，并标出重点，传动轴标出动平衡轻点，二者进行轻重点匹配，同时对二者动平衡公差进行控制，保证系统残余动平衡量在可接受范围。
    c.整体动平衡技术。主减速器进行动平衡测试找出重点，与传动轴动平衡轻点匹配安装，然后对系统再次进行动平衡校正，能够保证系统动平衡的数值准确性和最小化。
    以上 3 种措施成本依次增加，效率依次降低，故需根据车辆敏感度不同选择合适措施，保证性能成本最佳平衡。

五、结束语

    传动系统动平衡水平对车辆振动噪声性能影响较大，制造过程及装配工艺是主要影响因素，需要针对零部件在制造过程中提出控制要求，并在装配过程中进行整体匹配控制。本文基于实际工程项目经验详细描述了针对传动轴、前后主减速器、车身灵敏度等部件动平衡及系统匹配控制方案，零部件生产一致性对动平衡有较大影响，车辆表现也不一致。

作者：刘伟 韩腾飞 刘二宝 黄鹏 杨月  来源：汽车工艺与材料
 

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