汽车驱动轴减震器对整车轰鸣声的影响

汽车驱动轴减震器对整车轰鸣声的影响

王琪,张勇,何勃

上海纳铁福传动系统有限公司武汉分公司 湖北省武汉市430058

摘要：驱动轴减震器是求解传动轴谐振的主要方法。当驱动轴固有频率较低时，驱动轴以电动机的通用转速产生共振,导致整辆汽车传动轴某个连接部位松动。此时需要优化驱动轴固有频率。优化方法有两种：第一种采用空心轴，优化其固有频率，避开发动机的常用转速；第二种方案在驱动轴上增加减振器，调整驱动轴的固有频率。但采用空心轴成本较高，空间限制较多，多数主机厂采用在驱动轴的轴杆上增加减振器的方案来消除共振，优化整车轰鸣声。

关键词：汽车驱动轴；减震器；轰鸣声；影响；

严重的轰鸣不仅大大降低了驾驶舒适度，而且影响了整辆车的质感，汽车内部噪声优化是汽车NHV性能发展的重要一步，可以提高整个汽车的质量。主要旨在验证和分析传动轴减振器在传动轴一阶弯曲模态频率无共振时对全车起皱的影响。

一、概述

作为频率范围较窄的汽车噪音，噪声发生在20-200hz之间，主要表现为车辆以特定速度行驶或发动机以特定速度运行时，汽车内部噪音的压力突然增加，会使人的耳朵受到严重的轰鸣甚至感到头晕和恶心，这不仅大大降低了驾驶舒适度，而且还影响了人们的身心健康。解决汽车噪音问题是发展汽车NVH性能的关键步骤。激励器是一种典型的阻尼系统，由弹簧阻尼质量主系统和附加弹簧质量系统组成。由于成本低和成绩好，它被广泛用于机械领域。。

二、动力减震器减振性能的分析

在实际工作中。半轴减震器系统(以下简称系统)的强度比、频率比、质量比等物理参数并不是唯一需要考虑的因素。为了获得最佳的减震效果，必须考虑减震器的安装位置和数量。利用CAE技术设计并验证了减振器优化工具，并进行了测试。系统研究了影响吸气式减振器阻尼性能的因素。

1.成本效益影响。通过仿真计算，得到了不同质量的阻尼效果。可以看出，系统的质量影响主系统的两个共振峰的振幅和间距。系统质量越高，减震效果越好。但阻尼器品质的过度提升，可能会使主系统变得凌乱。并且使得难以制造和安装减震器。因此，在设计激振器时，直接根据实际情况选择系统质量比。通常小于0.2。

2.频率比的影响。通过仿真得到了不同频率激励器的阻尼效果。得出系统频率比影响主系统两个剩余峰值的频率和幅值的结论。当阻尼频率小于最佳频率时，系统的左共振峰的振幅较小。当减震器的频率大于最佳频率时，右峰的振幅较大。左侧公共峰值的幅度越大，右侧公共峰值的幅度越小。因此，降低系统频率更有利于解决汽车低速共振问题，提高系统频率更有利于解决高速共振问题。

3.阻尼链的影响。计算了不同阻尼比的阻尼效果，最佳阻尼比为0.23。由此可见，阻尼比影响主系统中两个共振峰值的频率和振幅。当阻尼最好时，系统的两个共振峰值的振幅相等和最小。当阻尼比从最佳值下降时。两个共振峰值之间的频率间隔较大，右谐振峰的幅度大于左谐振峰的幅度。当阻尼比从最佳值增加时，两个共振峰值的振幅会增大，并在单个共振中逐渐重叠。

4.单倍增压器和双倍增压器的效果。通过仿真，优化了谐振器的质量、阻尼和频率比，并看到了一个或两个吸收器阻尼的效果。光波上有可见共振峰，通过安装单共振反射和双共振反射可以清楚地看到，双共振的衰减效果可在单谐振器上方增加约40%。实验实验研究吸收器数量的影响。对光学轴、单轴半轴和双轴半轴的圆时钟功能进行了测试，符合仿真结果。考虑到安装空间和允许的质量。双门阻尼器性能优于单门阻尼器。

三、NVH测试

为了确定振动传播路径和优化解决方案，对有问题的车辆进行分组，通过SCADA移动数据采集系统采集振动和噪声数据，并通过LMS对采集的数据进行分析。实验室模块。对驾驶员右耳的噪音进行了测试和对比。同时，为了保证采集数据的一致性，选取了三速阀的工作状态(称为3WOT)作为实验工作状态。对试验数据的分析表明，车辆噪声峰值在3500～3600r/min之间，符合主观评价提出的问题。整体噪声为74.72db(a)，二次噪声为72.08db(a)。在所讨论的车辆的自由侧(左侧和右侧)，传感器不能被布置，因为驱动轴是旋转元件，所以它位于驱动轴的固定部分附近。试验结束，分析试验数据，悬架一侧未发现明显异常。当发动机转速达到3500~3600r/min时，振动峰值出现在右传动轴的固定连接点处。起初怀疑整车起皱与右侧传动轴有关。测试驱动轴模式。由于汽车传动轴采用三段式，右传动轴短，固有振型高，采用等速传动轴共振试验台，试验模态为f=223Hz，共振转速n对应F传动轴模态。数学表达式如下:

其中f为转轴的固有模态，o为序列，取值为2(发动机旋转两次，吸气两次)。相应电机的二次共振转速n估计为6690转/分。因此，当电机转速在3500r/min至3600r/min时，认为传动轴无共振，排除传动轴共振引起的整车腐蚀。

四、优化方案的制作

1.虽然已确认驱动轴在电机转速为3500~3600rpm时没有共振，但驱动轴可以是振动传递路径。共振衰减器对驱动轴共振产生的车辆噪声有效，发动机制造商已对此进行了充分验证和认可。不过，在驱动轴上增加减震器是否能改善整车无共振噪音尚未得到证实，也没有明确的结论。为此，对这一问题进行了特别检查。根据发动机转速3500~3600rpm时二阶发动机转速下的整车噪声和右驱动轴头的相同振动峰值，初步确定了驱动轴减振器的频率f，并通过公式确定了发动机转速n。取3600rpm（噪音条件下的发动机转速）的值，O阶取2。计算驱动轴减振器的设计频率

f=120Hz。

减震器质量确认:在空间、橡胶材质、成本允许的情况下，尽量选择高质量的减震器，检查DMU驱动轴的空间运动，最终确认减震器质量为m=1.2kg，能够满足空间要求。橡胶是一种三元b-c橡胶。与CR和NR相比，EPDM的温度对其频率影响不大。减震器安装在驱动轴右轴的中间。对于传动轴减振器，位于轴中部的减振器的减振效果最好，是最终的解决方案。

2.优化后验证。在右驱动轴上安装减振器后，更换故障车辆并重新测试分析。找到带电减振器后，当发动机为3600r/min时，整个车辆的总噪音为71.5db(a)，减少约3dB(A)。同时，噪声总体趋势趋于稳定，二阶噪声为65.40db(a)，下降近7dB(A)，优化效果十分明显。还鼓励主观评估专家重新评估和确认优化车辆。专家们一致认为，优化车辆的NVH性能更好，问题已经解决。通过客观测试和主观评价，发现车辆的NVH性能有了显着提高，在沿传动轴安装减振器后发动机转速为3600r/min时，效果显着。

总之，在对整个车辆进行检查后，确认驱动轴减振器不仅作用于驱动轴的共振，而且还作用于驱动轴共振引起的整个车辆的起皱，减振器能有效降低传递给机体的振动。

参考文献;

[1]张军．关于汽车驱动轴减震器对整车轰鸣声的影响．2022.

[2]周红英，汽车驱动半轴动力减震器减振性能研究.2020.