汽车传动轴固有频率与振动问题的研究

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十字节2
60 4O .l
表3 万向节十字节参数
参 数/ 向 方
质 量/ g k
十 字节 l
8 3 . 98 0
结语
本文利 用UG软 件建 立传 动轴三 维模 型 ,然后 导入
转动惯 ̄ / ・ .g km
l绕 轴 J绕 y 由 r 车 1 绕z轴
02 8 . 45 O 5 Baidu Nhomakorabea.O 2 7 O0 8 3 .0 6

固有频率做比较 ,分析 结果 如图4 所示。 表2 不同轴 管厚 度下 的固有频率
图2 轴叉、花键轴叉图
传动轴各部件的固有频率解析
1 . 轴管长度和 固有频率的关系
为 了研 究轴 管长 度 和 固有频 率的 关 系 ,先 控 制轴 管的厚度 ,对 各种长 度轴管的传动轴进行 动态分析 。这
降低 了车辆的舒适性。
为 了避 免共振 ,设计传动轴的 固有频率 时一定要 比 临界转速 ( 转动轴 的最高转速 )对应 的频率高 出1%。 5
固有频 率/ z 2 8 3 14 l 9 . 8 . 5 . H l. 3 . 8 6 4 2 1 17 9 53 6
长 期以 来 ,汽车 传 动系 统的 研制 一直 都采 用传 统 的力学方式 ,利 用替换质量 、传动 比和传动 效率 等概念
0 4 .65 0 5 0 4 4 .66 0 00 1 4 1 3
到有 限元分析软件 中进 行分析 。利 用传统 力学试验 ,并
计算 了传动轴各部件 的 固定频率 ,分析 了频率 对振 动的
对25 .mm厚度 、不同长度 的轴管进行 分析时 ,分析
结果 如表4 所示 。 表4 不 同长度下 的固有频 率
图4 轴 管厚度 与固有频翠 关系 曲线
10 r n 0 0/ n、8 0/ n 2 0/ 、10 r mi mi 0 r 计算得 出弹簧振动如下 mi
3 向节惯性 对传动轴固有频率的影响 . 万
前面分析了传动轴周管长度、厚度对传动轴固频率
有影响 。其 实 ,传动轴 万向节轴 叉和 万向十字 节 ( 图 见
■ 柳州五菱汽车工业 有限公 司/ 陆建聚
陈再 智
黄小林
汽车传动轴 固有频率 与振动问题的研究
汽车 传 动 系统的振 动 、噪 声 问题 一直 是汽 车研 发
里分 别取长度为 l m、15 .m、18 .m、2 m、25 .m,厚度为 25 m的轴管传 动轴 ( .r a 见表 1 ),对传动 轴进行动 态分 析 ,取一阶段固有频 率做 比较 ,结果如 图3 所示。 表 1 不 同轴管长度下的固有频率
6 4
6 2
6 O 5 6 5 4 O
擘 8 鳝 5
转 运 /’ i rr n a

图5 万向节叉和万向十字节
图7 转速一振幅特性曲线
从 图7 中可以看 出,水平弹 簧的振 幅 比较 曲折 ,随
着转 速增加 ,经历 了先减小后 增大又减小 的过 程 ;竖直 弹 簧的振幅随着转速 的增大 ,先 减小后增大 。其中 ,竖 直弹簧 的变化幅 度比较大。




时 ,阻尼 为 02 9 / .3 Nsmm,阻 力 为 1 0 N/ 0 0 m,设 计步
长 为00 1,仿真 时 间为 05 .0 S .s,取以 下转 速进 行 计算
2 00 / i 5 r m n, 2 0 / i 00 r m n、 1 0 r m i 0 / n、 1 0 / i 8 5 0r m n、
从 图3 以看 出 ,固有频 率的 曲线 图近 似于一 条二 可 次 曲线 ,因此可以将这种 分布情况总结成一个 二次 函数
表达式 。
图1 传动轴结构图
2轴管厚度与固有频率的关系 .
分 别对 厚 度 为 15 .mm、2 mm、25 .mm、3 mm、
3 mm,长 度为 1 . 5 m的轴管 ( 见表2 )进行动 态分析 。取
轴管长 度/ m
固有 频 率 / Hz
影响 ,为传动轴设 计人 员提供 了理 论依据 ,本次 分析总
7 2Hg第 卿 M C 瑗 代 零部 件 8 o
ww  ̄m c1 5 C m 9 0.O
由比较可知 道 ,实 际情 况中十字节 对单个传动轴轴 管 的影 响是 不可忽略的 。


4转速对传动轴振动的影响 .
为 了进行试验 ,在传 动轴中 间支撑 位置安装水平弹 簧和竖 直弹 簧作为检验手 段。设传动轴 刚度为2 7 mm 5 N/
轴 管 长 度/ m l 1 . 5 1 . 8 2 25 .
过程 最关心的问题之一 。特 别是在汽车往复惯性 力、传
动轴 不平衡引起的惯性 力、传 动轴 固有频率的共 同作 用
下,引起 传动轴的一阶模态激 发产生共振 。共振通过前
悬挂 、后桥 等传到车身 ,使车 身内腔 产生轰鸣和噪声 ,

轴 管 厚 度/ mm 固有 频 率 / Hz
1 . 5

25 .

35 .
2 08 2 86 2 27 2 47 2 51 1 .1 2 .1 4 .9 5 .2 6 .3
同样 ,从 图4 可以看 出,固有频率 数值 分布近似 于
条二次 曲线 ,是一条上升的二次 曲线 。
来对机构进行运动 力学分析 ,加以反复试验 。这 是一种 简单 、直观的方法 。本文介 绍的是传统的试验方法加 以 UG 软件进行分析取证 。

瓣 骧 谣 匿
传动轴的组成
传动轴主要 由轴管 、轴 叉、万向十字节 、花键轴 又
等组成 ( 图l 图2 见 和 )。
图3 长度和固有频率关系的曲线
5 )对传 动轴 固有频率 的影 响尤其 重要 ,因此 需要 进一 步 加强对万 向轴叉和万 向十字节 固有频率的研 究 ,分析 各 部件对传动轴 振动的影 响。万 向十 字节的具 体参数如
表3 所示 。
( l 弹簧 为水平伸缩量 ,弹 簧2 为竖直伸缩量 )。
6 8 6 6

目 皇
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