传动轴共振问题解析
内燃机车电机传动轴机械振动的原因分析和处理谭志勇马玉红宋家斌高治訸
内燃机车电机传动轴机械振动的原因分析和处理谭志勇马玉红宋家斌高治訸发布时间：2023-06-28T08:05:57.855Z 来源：《工程建设标准化》2023年8期作者：谭志勇马玉红宋家斌高治訸[导读] 随着社会和经济的发展，人民的生活水平越来越高，对交通安全的需求也越来越大。
随着内燃机车的需求量越来越大，使用范围也越来越广，电机的传动轴的机械振动问题也越来越引起人们的关注。
内燃机车的机械振动会给车体带来很大的损伤，从而给车辆带来安全隐患。
要从根源上找出造成机器振动的根源，并采取相应的措施，以减少由机器振动引起的部件损伤和安全隐患，从而改善其本身的性能。
中车大连机车车辆有限公司海外事业部辽宁省大连市 116000摘要：随着社会和经济的发展，人民的生活水平越来越高，对交通安全的需求也越来越大。
随着内燃机车的需求量越来越大，使用范围也越来越广，电机的传动轴的机械振动问题也越来越引起人们的关注。
内燃机车的机械振动会给车体带来很大的损伤，从而给车辆带来安全隐患。
要从根源上找出造成机器振动的根源，并采取相应的措施，以减少由机器振动引起的部件损伤和安全隐患，从而改善其本身的性能。
关键词：内燃机车；电机传动1 内燃机车电机传动轴机械振动的概述内燃机车结构紧凑，马力大。
在内燃机车起动时，为了保证机车的平稳运转，必须由传动轴与发动机联接。
通常都是发动机和电机驱动，通过轴系的各部件紧密地连接在一起，从而驱动内燃机车。
发动机的传动轴并不是单独的，它必须与其它的轴、齿机构配合起来，才能起到传动的作用。
在发动机的驱动轴工作时，由于其它轴的构造和传动机构的作用，会使发动机的工作状况发生改变，轴向的偏差会严重地影响传动轴的工作状况，从而使传动轴回复到原来的位置。
但是，由于机械振动，会使机车的运行出现一定的磨损，使电机的齿轮啮合和汽缸和凸缘的失效。
因此，加强对内燃机车传动轴的机械振动分析，对于提高其运行的稳定性、安全性具有重要意义。
一个关于传动轴共振的案例研究
一个关于传动轴共振的案例研究作者：重庆长安汽车股份有限公司闵福江摘要：NVH 是汽车研究与设计过程中既需要一定的理论基础，又需要大量实践经验才能解决的应用问题。
文章阐述了汽车动力系统引起整车NVH 问题的原理，以及解决这些NVH 问题的一些方法。
又将振动能量传入腔体，车辆腔体受激共振，产生低频轰鸣声。
同时内万向节及差速器齿轮啮合转动的不稳定性还会引起车辆产生波动式耦合噪音和刺耳的尖叫声音。
3 传动轴在设计中如何避免共振对于传动轴来说，第一阶模态最重要，如果采用不等速万向节的轴，还应该考虑第二阶的激励。
传动轴的最高转速取决于最高的行驶车速，为了避免共振，传动轴的固有频率一定要比临界转速（传动轴最高转速）对应的频率高出15%。
传动轴的最大工作频率与车速的关系：式1 中va-车速fj-传动轴的最大工作频率ig-变速器的传动比io主减速比kj发动机转矩主谐量的阶数r车轮的滚动半径以前述样车为例：该车的最高车速为：190km/h；变速器传动比（5 档）：0.809；主减速比：4.17；发动机转矩主谐量的阶数：2；轮胎周长：2m；经计算传动轴的最大工作频率为178Hz，因此为了避免共振，传动轴的设计目标（一阶固有频率）应该在205Hz（178×（1+15）%）以上。
该样车实测一阶弯曲模态为109Hz（如图一所示），远低于205Hz。
经过发动机激励，引发传动轴共振，造成车内轰鸣声（如图2 所示）。
图1：传动轴一阶弯曲模态图2：车内轰鸣噪声4 当发生传动轴共振时，可采取的控制策略4.1 调整传动轴固有频率根据（1）式中计算出的传动轴最大的工作频率j f ，将传动轴的固有频率设定为不小于j f (1+15)%。
以该样车为例，应将传动轴的固有频率提高到205Hz 以上。
对于长传动轴，提高固有频率的方式主要有两种：第一，采用中间支撑，分段传动；第二，采用空心轴（空心轴可以降低质量，增大管径，有扭转强度高，弯曲强度大的特点）。
传动轴的扭振抖动原因分析及诊断
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。
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。
汽车传动轴振动和异响的原因——宝典
汽车传动轴振动和异响的原因——宝典1.传动轴不平衡：传动轴在使用过程中可能会因为各种原因而不平衡。
这通常是因为轴的制造过程中存在问题，或者在使用过程中轴上的配重失效了。
不平衡的传动轴会导致车辆在高速行驶时出现振动和异响。
解决这个问题的方法是重新平衡传动轴，或者更换一个新的传动轴。
2.传动轴老化和磨损：长时间的使用会导致传动轴的老化和磨损。
这些问题可能会导致传动轴的松动和偏移，从而引起振动和异响。
解决这个问题的方法是更换一个新的传动轴，或者进行维修和加固。
3.传动轴轴承故障：传动轴上的轴承可能会因为长时间的使用而失效。
当轴承发生故障时，传动轴会出现振动和异响。
解决这个问题的方法是更换一个新的轴承。
4.传动系统的错位：当传动系统的各个部分不正确安装时，会导致传动轴的错位。
这种错位会引起传动轴的振动和异响。
解决这个问题的方法是重新调整和安装传动系统的各个部分。
5.传动轴松动：传动轴在使用过程中可能会因为松动而引起振动和异响。
这通常是由于传动轴的连接螺栓松动或者传动轴的支撑装置松动所导致的。
解决这个问题的方法是进行适当的紧固和固定。
6.其他故障部件：除了传动轴本身，其他与传动系统相关的部件也有可能导致振动和异响。
例如，离合器和传动器等部件的故障也会引起这些问题。
解决这个问题的方法是检查和修理这些部件。
总之，汽车传动轴振动和异响的原因可能有很多种。
对于车主来说，及时的检查和维修非常重要，以避免更严重的损坏和安全隐患。
如果你对自己进行维修没有信心，建议寻求专业的技术支持和帮助。
传动轴共振的案例研究
一个关于传动轴共振的案例研究闵福江重庆长安汽车股份有限公司汽车工程研究院【摘要】NVH是汽车研究与设计过程中既需要一定的理论基础，又需要大量实践经验才能解决的应用问题。
文章阐述了汽车动力系统引起整车NVH问题的原理，以及解决这些NVH问题的一些方法。
【主题词】传动系 共振 汽车 轰鸣声A Case Study on the Syntony of Drive shaftMin FujiangChongqing Changan Automobile Stock CO . LTDAutomotive Engineering Institute【Abstract】NVH is a application problem to be solved with certain theoretical basis and much practical experience .This paper describes the complete vehicle NVH problem principally caused by power system ,and introduce some ways how to solve this problem。
【Key Words】Transmission system , Syntony , Vehicle , Booming Noise1前言某新研发的车辆，在样车试制期间，发现当车辆在行驶过程中发动机转速达到3300转/分时，车内产生明显的轰鸣声（Booming Noise）,该车型如果投放市场，必然引起顾客抱怨，影响市场销售。
经诊断分析确定为传动轴一阶弯曲共振导致，必须针对传动轴采取措施，解决轰鸣噪声。
本文系统地阐述了该问题的分析和解决过程。
2传动轴共振引发的NVH问题汽车的动力系统时刻向传动轴施加各种激振，尤其以发动机的往复惯性力与传动轴不平衡产生的惯性力冲击最为显著。
传动轴抖动异响，主要是传动轴损坏...
传动轴抖动异响，主要是传动轴损坏...
传动轴抖动异响，主要是传动轴损坏、滑丝滑扣、螺丝松动、缺少螺丝、缺少润滑、磨损锈蚀、移位或断裂、十字节、凸插有损，滚针轴承损坏等等，还有一些原因可能增强上述故障：如点火时间不精准、气门间隙不正常、气门、摇臂等磨损严重时，可能会加剧上述症状！
当然，传动轴异响的原因，还可能是总成前后不在一条轴线上在成，例如前倒挡器输出轴、后桥齿轮包输入轴。
发动机或倒挡器、后桥有移位现象等，都会造成传动轴异响、磕绊或损坏。
传动轴共振实例解析
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传 动 轴 中 间支 架 调 整 位 置 。
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３ 调整传 动轴模态 ，提高传 动轴一 阶弯 曲
频率
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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。
比较常见的方式有以下几种：第一，调整中间支
撑的位置来改变两段轴管的长度；第二，传动轴轴管采用空心轴管，空心轴可以
降低传动轴的质量，增大管径的尺寸，提高轴管的扭转和弯曲强度。
上述两种方
案设计到此款车型传动轴周边的布置，能否满足传动轴轴管尺寸增大及整车地板
是否能够允许调整传动轴中间支撑位置。
通过对整车布置、改动量大小及经济性考虑不适用上述方案，所以只能选择
在传动轴增加吸振装置的方案。
2.2传动轴轴管增加吸振器，消减振动
2.2.1动力吸振器的设计
（1）动力吸振器原理
图1所示是动力吸振器的原理图
动力吸振器实际是由一个弹簧阻尼质量主系统和一个附加弹簧质量系统组成的。
将其安装在主系统上，通过产生一个与主系统相位相差180°的振动，从而抵
消系统中某频率下的振动。
图1动力吸振器原理图
（2）动力吸振器设计
当工作频率(67Hz)确定了之后，需要确定动力吸振器的质量以及刚度等参数，以达到预期的减振效果。
质量越大，传动轴在减振区域越能安全工作;但过大的质
量又会影响吸振器的使用寿命以及增加制造成本。
一般而言，吸振器质量应该是
在原系统质量的1/5-1/10。
吸振器的弹簧部分由橡胶件来实现，通过改变橡胶件
的大小、厚度可以实现对橡胶件刚度的控制。
考虑到橡胶件在多次拉压之后会产
生非弹性形变导致刚度发生变化，因此，需要对橡胶件工作寿命进行试验，确保
在一定的循环周期后橡胶件的刚度仍保持在一定范围内。
车内的轰鸣声与激振力能量、频率相关，也和车身自己的振动响应有关联。
若能改变激振的能量与频率，则能消除整车内的轰鸣音，因此在传动轴轴管增加
吸振器能够解决整车内的轰鸣，也是目前普遍使用且经济性较好的方法。
D档加速，2300rpm附近存在轰鸣，噪声阶次为四阶通过理论计算确定合理
的传动轴吸振器调谐比、质量、耗散
因子及共振频率等重要参数，并对吸振器的内部结构和吸振器在传动轴轴管
中位置及装配方式进行确定，并通过相关参考资料对比。
明确吸振器在传动轴后
轴管1/2的位置，质量为0.6Kg，中心频率为160Hz，并制作样件进行装车验证。
从加速噪声振动测试及彩图可以看出增加吸振器后2300rpm左右轰鸣声几乎消除，并且结合主观评价的结果认为传动轴轴管增加吸振器的方案能够消减加速轰鸣音。
结束语
传动轴共振问题是后驱或四驱车型开发阶段经常遇到的异响问题之一，尤其
是汽车的中间传动轴。
文章通过对某车型传动轴共振问题进行实例解析，探讨了
问题的现象及解决方案，为有效解决此类问题提供了较为明确的方法，也为后续
车型的开发及平台化提供了解决思路。
参考文献
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