Page 23 - 《应用声学》2022年第3期
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第 41 卷 第 3 期                张浩等: 某纯电动汽车驱动轴异响分析与优化                                           345


                                                               径。希尔伯特变换法在确定测点之间的优先级排序
             0 引言
                                                               上具有较好的效果,可采用此方法来判断振源和传
                                                               递路径    [8−9] 。
                 驱动轴是汽车的动力传递的重要组成部分。在
                                                                   对于连续时间实信号 x(t),其希尔伯特变换
             前驱汽车中,常通过轴向滑移式等速万向节和固定
                                                               H(x(t))定义为    [10]
             式等速万向节的组合使用,在变速箱输出轴和驱动
                                                                                          ∫  ∞
             轴存在一定夹角时实现动力的平稳传递                    [1] 。对于                          1    1      x(τ)
                                                                   H(x(t)) = x(t) ∗  =              dτ.   (1)
                                                                                   πt   π      t − τ
             前驱的纯电动汽车,驱动轴等速万向节在全油门工                                                        −∞
             况下的大扭矩传递,对车辆的振动噪声水平有重要                                对于实信号x(t),经希尔伯特变换后为 v(t),则
             影响。                                               定义解析信号z(t)为

                 Hayama等   [2]  建立了由发动机模型、驱动系统、                              z(t) = x(t) + jv(t).         (2)
             悬架轮胎模型等组成的整车多体动力学仿真模型,
                                                                   则对于解析信号 z(t),其实部 x(t) 和虚部 v(t)
             研究了万向节振动导致的 Y 向抖动现象,得出万向
                                                               互为希尔伯特变换对,
             节的3阶振动是影响主观感受的最主要因素。Hazra                                               ∫
                                                                                   1   ∞  v(t)
             等  [3]  通过测试分析产生横向抖动的原因,并通过                                   x(t) = −           dτ,         (3)
                                                                                   π      t − τ
             增加悬置 Y 向刚度的方法有效抑制了该现象。文                                               ∫  −∞
                                                                                 1   ∞  x(t)
             献 [4] 介绍前置前驱车上变速箱输出轴 3 阶抖动,是                                  v(t) =  π    t − τ  dτ.        (4)
                                                                                    −∞
             三销轴式万向节产生的衍生轴向力与发动机刚体
                                                                   两个信号 x 1 (t) 和 x 2 (t) 可构成两个传递函数
             模态耦合时出现的。为了降低驱动轴对整车抖动的
                                                               H 12 (jω) 和 H 21 (jω),它们包含实部和虚部,均可看
             影响,文献 [5]提出结构改进减少滑动和改善润滑方
                                                               作一个解析信号,其表达式分别为
             式的方法来降低万向节内部摩擦力。文献 [6] 提出
                                                                            X 2 (ω)
             通过合理的装配方式可以有效地减小等速万向节                                H 12 (jω) =  X 1 (ω)  = R 12 (ω) + jI 12 (ω),  (5)
             驱动轴总成的圆周间隙值和间隙波动,进而降低汽
                                                                  H 21 (jω) = R 21 (ω) + jI 21 (ω)
             车行驶过程中的振动和噪声。文献 [7] 经过数据分                                          1      R 12 (ω) − jI 12 (ω)
             析,验证了不同润滑系数的油脂对抖动的影响,最终                                      =         =    2       2    .   (6)
                                                                                       R (ω) + I (ω)
                                                                            H 12 (jω)
                                                                                         12      12
             采用高润滑系数的油脂降低半轴 3阶轴向派生力来
                                                                   当 x 1 (t) 为 输 入 信 号, x 2 (t) 为 输 出 信 号,
             解决抖动问题。以上文献,主要围绕驱动轴的低阶
                                                               H 12 (jω) 为正确的传递函数,其表示的信号在时
             振动进行了研究,针对全油门大扭矩输出工况下驱
                                                               域上是存在因果的,因此其实部和虚部之间满足希
             动轴产生的异响问题研究较少。
                                                               尔伯特变换,即
                 本文针对某纯电动汽车在全油门加速工况下                                       1  ∫  ∞  R 12 (ω)
             驱动轴的异响问题,结合主观评价和振动噪声测试,                              I 12 (ω) =  π         dω = H(R 12 (ω)).  (7)
                                                                              −∞  ω − ω 0
             对异响源进行了优先级排序,锁定异响至驱动轴。
                                                                   根据式(5)∼(7),可以得到
             结合驱动轴的三销轴式万向节和球笼式等速万向
                                                                                   I 12 (ω)
             节的工作特性,明确异响来自球笼式万向节内部,并                               I 21 (ω) = −  2      2
                                                                              R (ω) + I (ω)
                                                                                        12
                                                                                12
             提出了采用润滑性和抗磨性能更好的油脂进行改                                            (R (ω) + I (ω))H(R 21 (ω))
                                                                                 2
                                                                                         2
                                                                                         12
                                                                                 12
             善的途径,有效解决了该问题,为同类型问题处理提                                     = −          2       2
                                                                                    R (ω) + I (ω)
                                                                                      12      12
             供了参考。                                                       = − H(R 21 (ω)).                 (8)
             1 理论分析                                                基于上述理论,可以通过式 (7) 和式 (8) 来判
                                                               断两个信号之间的因果关系和排序。当 H 12 (jω) 为
             1.1 振动优先级排序                                       正确的传递方向时,其虚部I 12 (ω) 等于实部 R 12 (ω)
                 异响源排查过程中,需要对各点振动信号的优                          的希尔伯特变换,满足式 (7),此时 H 21 (jω) 的虚部
             先级进行排序,从而确定最高级的振动点和传递路                            I 21 (ω) 与的实部 R 21 (ω) 希尔伯特变换相反,反之同
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