Page 23 - 《应用声学》2022年第3期

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