传动轴的扭振抖动原因分析及诊断
传动轴共振问题解析
传动轴共振问题解析摘要：文章针对传动轴振动的源头，提出了解决传动轴共振问题的几种方案，根据车型的实际情况，选择最有的方案。
经试验验证效果明显，有效的解决了车内轰鸣声的异响问题，为其它车型的开发及平台化有一定的借鉴意义。
关键词：汽车；传动轴；共振前言随着人们生活水平的提高，汽车开始逐渐的走进千家万户，且人们在追求速度之余，越来越重视汽车的动力性、舒适性及操控性，各汽车厂家也越来越投入更多的精力研究与匹配，其中整车NVH性能是其中主要课题之一。
传动轴由于在使用过程中的特点是转速高，并且结构较为复杂，所以不可避免的存在NVH问题，下面将就某公司一款SUV车型传动轴共振问题进行实例解析。
1传动轴共振的NVH问题汽车在行驶过程中经常会向传动轴传递各种激振，尤其是发动机等动力单元往复惯性力与传动轴不平衡产生的惯性力冲击最为明显。
传动轴的固有频率与传动轴的尺寸、材料特性及边界条件有关。
该公司这款SUV车型在开发试制阶段发动机转速在约2300r/min时有明显的“嗡嗡”共振轰鸣音，初步怀疑可能是传动轴振动导致。
通过对此车型四驱加速噪声振动测试，对试验彩图分析，车内150Hz左右产生共振，通过对传动轴模态分析，传动轴一阶弯曲模态为154Hz左右，此时若被动力总成激起，刚好吻合发动机转速2300rpm的四阶频率。
2传动轴共振问题的解决方案一般传动轴共振问题的解决方案有三个方向：一是消除传动轴的振动激振源；二是调整传动轴的模态，使传动轴的模态避开发动机常用的频率范围；三是传动轴增加吸振装置，消除振动的影响。
而一般传动轴的振动激励源为发动机，更改发动机工作量非常巨大，故只能考虑后两种方案。
2.1调整传动轴模态传动轴临界转速式中，nc：传动轴临界转速，r/min；D：传动轴外径，mm；d：传动轴内径，mm；L：传动轴长度。
通过上述公式可以看出，传动轴临界转速主要与传动轴轴管的内外径、轴管长度有关。
要提高传动轴的一阶弯曲频率需要增加传动轴轴管内外径的尺寸，或者减小轴管的长度的方式实现。
基于有限元原理的传动轴系扭振分析
尤 其 在 机 械 设计 中 ，对 机 构 的动 态 特 征 进 行 分 析 ， 更 少不 了对有 限元的应 用。 而作为机械设计 的主要的能量传 件。 对于 一些几何形状 比较 规则的 问题或性质较 为简 单的 方程 ， 可以采用解析 方法进行 求解 ， 但 是 很 多 问题 的 方程 递 的轴 的设计 ， 为保证 能量传 递 的效 率 ， 对其 的分析 是必
中图分 类号 ： Ｔ Ｈ１ ２ ２
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ４ ３ １ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７ — ０ ０ ３ ７ — ０ ２
０ 引 言
算机辅助设计技术 与优化 设计 的有机结 合。可以预计 ， 在
在 当前 技术和理 论条件 下 ， 人们 通过 各种 方式 ， 掌 握 未来 的科学技术发展 中 ， 有限单元法必将 发挥越来越重要 了技 术 工 程 领 域 内 很 多 物 理 问 题 和 力 学 问 题 的基 本 方 程 的作 用 。 （ 常微分方程或偏微 分方程 ） ， 并且还获得 了相 应 的定解 条
摘要 ： 本 文针对机械设计 中传动轴的的运 动特点与设 计需要 ， 提 出了一种利用有限元原理 ， 对其 实际运作时 因轴 系扭振 而产 生对 轴的磨损 与能量损耗 问题 的解 决办法， 并举一 实例 ， 为传动轴 的合理设计提供 了参考。
轴跳动常见的原因
轴跳动常见的原因轴跳动是指在运转过程中，轴的轴承发生异常震动或摆动的现象。
它在机械运转中是一种常见的故障，会导致设备运转不稳定，甚至严重影响设备的正常使用。
轴跳动的原因比较复杂，通常包括以下几个方面：1. 轴本身的质量问题：轴的制造工艺、选材和尺寸精度等直接影响轴的质量。
如果轴的质量不达标，例如存在表面粗糙度过大、强度不够等问题，就容易引起轴的跳动。
2. 轴承配合问题：轴与轴承之间的配合精度对于防止轴跳动非常重要。
如果轴与轴承间的间隙设计不合理，或者精度要求过低，就容易引起轴的跳动。
3. 油膜问题：油膜是轴承工作的关键，它能够减少摩擦和磨损，提高轴的稳定性。
如果轴承润滑不良或者油膜破坏，就容易导致轴的跳动。
4. 轴与其他零部件的配合问题：轴与其他零部件的配合精度也会对轴的稳定性有较大影响。
如果配合间隙过大或者存在装配误差，就容易造成轴的跳动。
5. 轴的工作环境问题：轴在工作过程中，如果受到外界环境的影响，例如温度变化、振动等，就容易导致轴的跳动。
6. 加工和装配工艺问题：轴的加工和装配工艺不良也会导致轴跳动。
例如加工误差过大、装配力不均等问题都可能引起轴的跳动。
针对轴跳动的原因，可以采取以下措施来解决：1. 提高轴的制造质量：从轴的选材、加工工艺和尺寸精度等方面入手，提高轴的质量，减少轴跳动的风险。
2. 确保轴承的质量：选用品质可靠的轴承，提高轴承的配合精度，避免轴与轴承之间的间隙过大。
3. 加强轴承润滑管理：定期检查轴承的润滑情况，确保轴承能够形成良好的油膜，减少轴跳动的发生。
4. 优化轴与其他零部件的配合：加强对轴与其他零部件配合间隙的控制，减少装配误差，提高轴的稳定性。
5. 改善工作环境：对于在恶劣环境下工作的轴，可以采取保温、抗震等措施，减少外界环境对轴的影响。
6. 完善加工和装配工艺：加强对轴的加工和装配工艺的控制，减少加工误差和装配力的不均，提高轴的稳定性。
综上所述，轴跳动的原因是多方面的，需要从轴本身质量、轴与轴承的配合、油膜、轴与其他零部件的配合、工作环境和加工、装配工艺等多个方面进行分析。
传动轴故障
传动轴的故障诊断万向传动装置由于经常受汽车在复杂道路上行驶的影响，使传动轴在其角度和长度不断变化情况下传递转矩，因此常出现传动轴动不平衡、万向节与中间支撑松旷、发响等故障。
1）传动轴的常见故障分析故障一、汽车起步时有撞击声，行驶中始终有异响。
现象汽车在起步时，有撞击声；在行驶重，当车速变换或高速档低速行驶时，也有撞击声出现，整个行驶过程中，几乎响声不断。
原因传动轴某一突缘连接处有松动。
万向节轴颈和轴承磨损松旷。
中间轴承支架固定螺栓松动。
中间轴承内座圈松旷或减振橡皮损坏。
e、后钢板弹簧上的骑马螺栓松动。
诊断汽车行驶中突然改变速度时，总有一声金属敲击响，多数为个别突缘或万向节轴承松旷。
制动减速时，传动轴出现沉重的金属撞击声，应检查后钢板弹簧上的骑马螺栓是否松动。
起步或行驶中，始终有明显异响并有振动感，则一般为中间轴承支架的固定螺栓严重松动或中间轴承损坏。
起步和变换车速时，撞击声明显，汽车低速行驶时比高速时异响明显，表明中间轴承内座圈配合松动。
停车后，目测和晃动传动轴各部，可验证以上诊断。
故障二、起步时无异响，行驶中却有异响。
现象汽车起步时虽无异响，但当加速时异响出现，，脱档滑行时响声明显。
原因滑动叉安装错位，造成传动轴两端的万向节叉不再同一平面内。
中间轴承磨损松旷，润滑不良或轻度损伤。
支架歪斜，横梁铆钉松动，减振橡胶垫块失效。
万向节装配过紧，转动不灵活。
诊断低速行驶时出现清脆而有节奏的金属敲击声，脱档滑行时响声清晰存在，多数为万向节轴承外圈压紧过甚，使之转动不灵活。
这种故障往往发生在拆修之后。
提高车速后响声增大，脱档滑行尤为明显，直到停车后消失。
一般为中间轴承响，若响声混浊，沉闷而连续，说明轴承散架，可拆下传动轴挂档运转，验证响声是否出自中间轴承。
若响声是连续的，可旋松轴承盖螺栓。
若响声消失，表明中间轴承安装偏斜，若仍有响声，则应检查轴承的润滑情况。
若响声杂乱，时而出现不规则的撞击声，则应检查传动轴万向节叉的排列情况。
旋转机械常见振动故障及原因分析
旋转机械常见振动故障及原因分析旋转机械是指主要依靠旋转动作完成特定功能的机械，典型的旋转机械有汽轮机、燃气轮机、离心式和轴流式压缩机、风机、泵、水轮机、发电机和航空发动机等，广泛应用于电力、石化、冶金和航空航天等部门。
大型旋转机械一般安装有振动监测保护和故障诊断系统，旋转机械主要的振动故障有不平衡、不对中、碰摩和松动等，但诱发因素多样。
本文就旋转设备中，常见的振动故障原因进行分析，与大家共同分享。
一、旋转机械运转产生的振动机械振动中包含着从低频到高频各种频率成分的振动，旋转机械运转时产生的振动也是同样的。
轴系异常（包括转子部件）所产生的振动频率特征如表1。
二、振动故障原因分析1、旋转失速旋转失速是压缩机中最常见的一种不稳定现象。
当压缩机流量减少时，由于冲角增大，叶栅背面将发生边界层分离，流道将部分或全部被堵塞。
这样失速区会以某速度向叶栅运动的反方向传播。
实验表明，失速区的相对速度低于叶栅转动的绝对速度，失速区沿转子的转动方向以低于工频的速度移动，这种相对叶栅的旋转运动即为旋转失速。
旋转失速使压缩机中的流动情况恶化，压比下降，流量及压力随时间波动。
在一定转速下，当入口流量减少到某一值时，机组会产生强烈的旋转失速。
强烈的旋转失速会进一步引起整个压缩机组系统产生危险性更大的不稳定气动现象，即喘振。
此外，旋转失速时压缩机叶片受到一种周期性的激振力，如旋转失速的频率与叶片的固有频率相吻合，将会引起强烈振动，使叶片疲劳损坏造成事故。
旋转失速故障的识别特征：1）振动发生在流量减小时，且随着流量的减小而增大；2）振动频率与工频之比为小于1X的常值；3）转子的轴向振动对转速和流量十分敏感；4）排气压力有波动现象；5）流量指示有波动现象；6）机组的压比有所下降，严重时压比可能会突降；7）分子量较大或压缩比较高的机组比较容易发生。
2、喘振旋转失速严重时可以导致喘振。
喘振除了与压缩机内部的气体流动情况有关，还同与之相连的管道网络系统的工作特性有密切的联系。
【最新】传动轴各种异响的原因与诊断排除
【最新】传动轴各种异响的原因与诊断排除一、观察故障现象1、汽车起步时或行驶中变速换挡时传动轴都有撞击声出现，尤其是在高速挡位上作低速行驶时响声更加明显。
2、汽车起步时传动轴无异响，而汽车行驶时传动轴有撞击声响。
3、汽车起步时传动轴无异响，而汽车滑行时传动轴有异响。
4、汽车在整个行驶过程中声响不断。
二、分析故障原因1、传动轴各凸缘连接处(或连接螺栓)松动，引起异响。
2、各处润滑脂嘴(俗称黄油嘴)、十字轴油道堵塞而注不进润滑脂、未按期加注润滑脂、十字轴油封损坏而漏油等原因，造成十字轴滚针轴承在长期缺少润滑油的条件下工作，使十字轴颈、滚针和套筒磨损过大，形成松旷而引起异响。
3、万向十字轴装配过紧。
4、套筒与万向节叉孔配合松旷、支承片螺栓松脱导致套筒转动，使万向节叉孔磨损过大，松旷而引起异响。
5、变速器第二轴花键与凸缘内花键磨损过大，形成松旷而引起异响。
6、传动轴中间支承支架固定螺栓松动，中间支承与中间传动轴轴颈配合松旷，中间传动轴后端花键与凸缘键槽配合松旷以及后端螺母松动。
7、传动轴中间支承轴承散架、轴承滚道损伤、轴承润滑不良，磨损过量而松旷。
8、传动轴中间支承支架安装位置偏斜、轴承预紧度调整不当、橡胶垫环隔套损坏，中间支承支架固定螺栓拧紧扭力过大或过小而引起支架位置的偏斜等原因，而引起异响。
9、传动轴两端的万向节叉不处于同一平面，使等速排列遭到破坏而引起异响。
三、诊断与排除故障1、汽车行驶中突然改变速度，传动轴出现一种金属敲声，则可说明个别凸缘或万向节十字轴轴承磨损过大而松旷，引起传动轴异响。
2、汽车起步时传动轴出现“刚噹”一声或响声杂乱。
汽车在缓坡上向后倒车时，发出“格叭”的断续响声，则可说明是滚针折断或碎裂，应更换滚针轴承。
3、汽车起步或变速换挡时，传动轴有明显金属撞击声，而低速挡比高速挡更加明显，多为中间支承内圈与轴过盈配合减小而松旷引起异响。
4、汽车起步或行驶中，传动轴始终有明显“喀啦”异响，并伴有振动，则说明中间支承支架固定螺栓松动而引起异响。
传动轴高速抖动的原因
传动轴高速抖动的原因1.传动轴不平衡：传动轴上的零部件可能因制造过程中的不良加工或安装不当而导致不平衡。
这种不平衡会在高速旋转时产生振动，导致传动轴抖动。
2.传动轴扭曲或弯曲：传动轴可能在使用过程中发生扭曲或弯曲，例如在过大的负载下或因碰撞等原因。
这会导致传动轴在旋转时发生振动，使其高速抖动。
3.轴承故障：传动轴上的轴承可能会因磨损、老化或损坏而失去正常运转，从而导致传动轴在高速下抖动。
4.传动系统不平衡：如果传动系统中的其他部分（如变速器、差速器等）存在不平衡或故障，也会导致传动轴高速抖动。
5.使用材料的质量问题：如果传动轴的制造材料质量不达标，或者在使用中存在材料疲劳、开裂等问题，都可能导致传动轴高速抖动。
6.传动轴设计或安装问题：如果传动轴的设计不合理或安装不当，例如尺寸不匹配、装配不良等，会导致传动轴在高速下抖动。
7.驱动系统动力输出不均衡：驱动系统中的动力输出不均衡，例如由于发动机不平衡或点火系统问题导致的驱动力不连续，也会引起传动轴高速抖动。
为解决传动轴高速抖动问题，可以采取以下措施：1.进行动平衡：通过在传动轴上安装补偿重物或进行轴的细微加工，以使传动轴在高速旋转时平衡。
2.更换轴承：如发现轴承故障，应即时更换损坏的轴承以确保传动轴正常运转。
3.修复或更换传动轴：如果传动轴发生扭曲、弯曲或其他严重损坏，应及时修复或更换传动轴。
4.进行系统平衡：对于整个传动系统，要确保各个零部件的匹配性和正常运转，如检查变速器、差速器等部件是否存在故障，及时进行维修或更换。
5.改善材料和制造工艺：在传动轴的制造过程中，选择优质材料，确保制造工艺符合标准，以避免材料质量问题和制造缺陷。
6.优化设计和安装：在传动轴的设计和安装中，应充分考虑尺寸匹配、装配工艺和质量控制，以确保传动轴的正常运转。
7.修复或调整驱动系统：如发现驱动系统动力输出不均衡的问题，应及时修复或调整驱动系统，以消除传动轴高速抖动的原因。
传动轴高速抖动的原因
传动轴高速抖动的原因1.传动轴失衡传动轴的失衡是引起高速抖动的常见原因之一、失衡指的是传动轴在运转时，轴线与质量中心线不重合，导致转动不平衡。
失衡会产生一系列的不均匀力矩，从而引发传动轴的抖动。
2.传动轴材质和制造缺陷传动轴材质的选择和制造工艺的缺陷也可能导致其在高速运转时出现抖动。
材质选择不当，无法承受高速运转的压力，容易发生变形或断裂；而制造工艺缺陷，例如精度不高、表面光洁度不够等也会影响传动轴的运转稳定性。
3.传动轴与传动装置的不匹配传动轴与驱动装置之间的不匹配也可能导致传动轴高速抖动。
例如，轴承安装不正，轴承摩擦力过大，或者轴与传动装置之间的间隙不合适等情况都会引起传动轴的抖动。
4.传动系统配重问题传动系统中的其他部件和配重也可能会对传动轴的运转稳定性产生影响。
例如，万向节平衡铁的松动、断裂或缺失，都会导致传动轴的抖动。
此外，配重块分布不均匀也会导致传动轴的运转不稳定。
5.转速过快或过慢传动轴的高速抖动还可能是由于传动轴的转速过快或过慢引起的。
当传动轴转速过快时，由于惯性效应，会引发传动轴的振动和抖动；而转速过慢则容易导致失衡和共振现象，从而引起传动轴抖动。
6.传动轴受损或老化长期使用和磨损会导致传动轴的性能下降，例如轴的强度减弱、表面磨损等，这些因素都会导致传动轴在高速运转时出现抖动。
7.粗糙路面和不平衡荷载粗糙的路面和不平衡的荷载也可能导致传动轴高速抖动。
当车辆行驶在凹凸不平的路面上，或者载荷分布不均匀时，会通过传动系统传递到传动轴上，引发抖动现象。
为了解决传动轴高速抖动的问题，可以采取以下措施：1.平衡传动轴定期对传动轴进行动平衡处理，确保轴线与质量中心线重合，减少传动轴的失衡现象。
2.优化材质和制造工艺选择合适的材质，并确保传动轴的制造工艺合格，减少材质和工艺带来的不稳定因素。
3.检查和调整传动系统的配重定期检查和调整传动系统中的各个部件的配重，确保其均衡和稳定。
4.控制转速在设计和使用传动轴时，注意控制转速范围，避免过快或过慢的转速。
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传动轴的扭振抖动原因分析及诊断
作者：王永刚
来源：《农机使用与维修》2015年第03期
摘要农用运输车行驶中，传动轴要承受很大的扭矩和冲击载荷，同时做高速转动，伴随不断的振动，其润滑条件较差，容易产生磨损、变形和损坏，并会出现扭振抖动等故障。
本文针对传动轴产生扭振抖动的原因进行了分析，并介绍了该故障的诊断方法。
关键词农用运输车传动轴扭振抖动故障分析
传动轴在农用运输车上用来连接变速器的输出轴和主传动器的主动轴。
农用运输车行驶中，传动轴要承受很大的扭矩和冲击载荷，同时做高速转动，伴随不断的振动，其润滑条件较差，容易产生磨损、变形和损坏，并会出现扭振抖动等故障。
发生传动轴振抖这种故障，主要是传动轴失去动平衡而引起的，因此，车速达到某一速度时会产生共振。
传动轴的振动存在许多危害，会产生噪音，还会降低传动效率，产生配合松动，乃至于使元件断裂，从而导致事故的发生。
一、故障原因
1. 传动轴细长，两端支承点相离较远，刚度不大，经长期使用（或大修后），在自重的作用下，传动轴中部会产生微量弯曲变形，使传动轴的质量中心与旋转中心线发生偏移。
由于偏移量的存在，在运转中产生离心力，离心力又加剧了轴的弯曲。
传动轴在高速旋转时，本身振动周期和外力作用周期同时发生共振，由此在高速运转时引起扭转振抖现象，同时伴有噪声发出。
2.长期使用后，常因轴的旋转中心与其中心线不重合，或材料质量分布不均匀（管壁厚薄不一），及安装不正确或平面块脱落等原因，引起的不平衡将产生很大的离心力，这个离心力就能促使轴弯曲。
当转速增至一定数值时，轴的弯曲变形将接近无穷大，致使传动轴折断，此时的转速则为“危险转速”。
“危险转速”是传动轴最危险的状态，有人也把“危险转速”称为“临界转速”。
3.由于传动轴的转速很高，其转动时刻都在发生变化，不平衡产生大小和方向都在变化的较大的离心力，轻者产生振动，重则会引起弯扭变形，使传动轴花键、中间轴承、万向节十字轴轴颈等磨损加剧，严重时会使车身振抖，传动轴还会产生强烈的噪声，方向盘发颤麻手，使车辆无法高速行驶。
4.传动轴总成各零件磨损、变形或安装不当，均会使传动轴的径向跳动量增加，传动轴就会产生抖动、异响，如不及时排除，就会造成断轴事故。
5.传动轴的旋转中心线与传动轴本身的轴线不重合。
其原因是十字轴中心产生误差；各轴颈端面未对正中心；轴承和轴颈有较大的松旷量，十字轴晃动，造成传动轴的轴心线与旋转中心线偏移。
因此，十字轴松旷后应及时更换。
6.万向节损伤。
万向节零件的损伤使十字轴配合松旷而产生摆动和轴向窜动，不仅在工作中发出撞击声，而且削弱传动轴的抗弯强度。
传动轴的质量中心更加偏离旋转轴线，从而增强抖动和异响。
二、故障诊断
1.车起步时，车身发抖并听到有“咯啦、咯啦”的撞击声，在改变车速时，特别是在缓速时，响声更加明显。
主要是：传动轴突缘连接处松动；万向节轴承磨损松旷或滚针断裂；花键磨损松旷；伸缩节磨损松旷；驱动桥定位螺栓松动；中间支承支架固定螺栓松动或松紧调整不当；中间轴承磨损或缺油。
排除方法：紧固有关螺栓，更换磨损零件，补足润滑脂。
2.车辆起步时无异响，行驶中有声音。
主要是：传动轴两端十字轴万向节不在同一平面内；等角速及不等角速万向节装配不当或过紧；各处轴承润滑不良；中间轴承安装不当；中间轴承损坏。
排除方法：因装配不当，应重新装配；损坏零件应更换，并补足润滑脂。
3.车在行驶中，听到一种周期性的响声，速度越快声音越大，严重时车身发抖。
主要是：传动轴弯曲；传动铀的突缘与轴管焊接歪斜；传动轴不平衡；中间吊架的固定螺栓松动或眼孔位置偏斜。
4.车辆停止或慢速时产生振动，其原因是万向节松动。
检修方法是紧固或更换万向节。
5.在低速或变速时出现的噪声一般是零件磨损松动引起。
用手正反转动传动轴，如有松动即能感觉出来。
如果是滑动叉花键、十字轴和滚针轴承磨损严重，则应更换整根传动轴。
传动轴是经过严格的动平衡试验的，因此不能随意分解。
6.车辆行驶中传动轴有异响，同时振摆。
传动轴弯曲变形，轴管凹陷破损；传动轴平衡块脱落或没按装配记号安装；万向节回转中心不在传动轴轴线上；发动机固定不良；万向传动装置其他部件不平衡；中间轴承支架定位松动或歪斜，动平衡破坏严重应更换传动轴。
调整安装万向节，紧固发动机，调整中间支承。
7.高速行驶出现一种周期性的响声，猛收油门时又出现“咯楞、咯楞”的撞击声。
高速稳住油门时车身发抖，手握方向盘有麻木感时，可停车将车辆后轴架起，启动发动机挂高速挡察看传动轴摆振情况，特别是转速下降时摆振显著增大，即为传动轴不平衡所致，严重时应检修。
将后轮的一侧架起，转动车轮使传动轴旋转，用带粉笔的支架或划针检查传动轴是否弯曲，如弯曲应校直。
另外，还应检查万向节叉及中间轴支架的技术状况，如因安装不合要求，十字轴及滚针磨损碎裂而引起松旷，使传动轴总成失去平衡，应修复或更换。