Page 24 - 《应用声学》2022年第3期
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             理。以频率 ω 为自变量,分别画出两信号之间传递                              根据 i 的取值,式 (12) 所计算的 3 个分力的大
             函数 H 12 (jω) 和 H 21 (jω) 的虚部和实部的希尔伯特              小相等,相位分别相差 120 ,即合力在驱动轴旋转
                                                                                       ◦
             变换曲线,若两条曲线之间的走势相近,则说明该传                           一圈内周期性变化 3 次,这是导致驱动轴 3 阶振动
             递方向为正确的,若走势相反,则说明传递方向是错                           问题的原因。
             误的,以此可确定两信号的优先级。                                               F sum1 = F 1 + F 2 + F 3 .   (13)
             1.2 驱动轴受力分析                                       1.2.2 球笼式万向节

                 三销轴式等速万向节和球笼式等速万向节是                               球笼式万向节具有输入轴和输出轴大夹角且
             传动轴的常用结构,可实现半轴夹角时的等角速度                            承载能力大、驱动效率高等优点,被广泛用于汽车
             驱动。此类驱动轴在旋转过程中,因万向节夹角的                            工业   [12] 。本车型采用的球笼式万向节内部包含6个
             存在,使得轴向派生力过大,进而导致整车的振动噪                           滚珠,在驱动轴旋转过程中,钢球中心的角速度 ω Q
             声问题   [7] 。                                       与星形套角速度ω N 关系为           [13]

             1.2.1 三销轴式万向节                                             ω Q = ω N (ctgϕ sin θ cos α + cos θ),  (14)
                 三销轴式等速万向节,通过三销架上的滑环在                          其中,ϕ 为半锥角,θ 为星形套端输入轴与钟形壳端
             三柱槽壳内滑槽的运动,实现存在夹角 δ 时的力矩                          输出轴之间的轴间半摆角,α 为星形套输入轴转角。
                                                                   根据钢球的旋转线速度 v 1 = ω Q R g 与星形套
             传递。同时因夹角δ 的存在,使得三销轴相对于三柱
                                                               (或者钟形壳) 的旋转线速度v 2 = ω Q (R g − R Q ),可
                                   [1]
             槽壳的旋转存在偏心距e             ,
                                (         )                    计算运动过程中的滑滚比为
                               r    1
                           e =         − 1 ,            (9)          2|v 1− v 2 |
                               2 cos δ                          S =
                                                                      v 1+ v 2
             其中,r 为滑槽半径,δ 为三销架轴线和三柱槽壳内
                                                                    (ctgϕ sin θ cos δ+cos θ)R g − (R g +R Q )
                                                                 =                                     , (15)
             滑槽轴向的夹角。                                               (ctgϕ sin θ cos δ+cos θ)R g +(R g − R Q )
                 变速箱输出扭矩 M 通过 3 个滑环进行传递,                       式(15)中,R g 为钢球回转半径,R Q 为钢球半径。
             各滑环所受的圆周力 P i (i = 1, 2, 3) 与扭矩 M 的                   基于式 (15) 可计算得到滑滚比的结果始终在
             关系为                                               0∼2 之间,即钢球在星形套内沟道和钟形壳外沟道
                                                               的运动为滚滑相结合的摩擦运动,并呈周期性变化,
                        P 1 r 1 + P 2 r 2 + P 3 r 3 = M.  (10)
                                                               其滑滚比最大时磨损现象也最严重。钢球在沟道内
                 由于 3 个滑环为等角度分布,应有 P 1 = P 2 =                 所受到摩擦力包含滑动摩擦和滚动摩擦,合力为
             P 3 ,则式(10)可以变为
                                                                        F h = (µ s + µ g )Q NQ sign(sin α),  (16)
                               M            M
                     P i =            =          .     (11)    其中,µ s 和µ g 分别为滑动和滚动摩擦系数,Q NQ 为
                           r 1 + r 2 + r 3  (3r + 3e)
                                                               正压力。
                 驱动轴旋转一圈,三销轴上每个滑环在滑槽内
                                                                   由于钢球在运动过程中发生运动方向的改变,
             完成一个往返运动,其所受到摩擦力是产生轴向力
                                                               会使得一个旋转周期内摩擦力会产生正负的变化。
             的直接原因      [11] 。各滑环所受到的摩擦力包含滑动
             摩擦和滚动摩擦两部分,计算式为                                   2 问题描述与测试
                                 {         [            ]}
                                                      2π
              F i = µ s P i cos γ y sign cos γ y sin φ+(i − 1)
                                                      3        2.1  问题描述
                                {    [            ]}
                                               2π                  某前置前驱纯电动汽车开发过程中,在全油门
                + µ g P i cos β y sign sin φ+(i − 1)  , (12)
                                                3              加速工况下,40∼60 km/h 区间机舱右侧靠近轮胎
             式 (12) 中,µ s 为球环与滑槽的滑动摩擦系数;µ g 为                  区域出现连续“嘎啦嘎啦”的异响,车内持续时间
             球环与滑槽的滚动摩擦系数;γ y 为三销架轴向与滑                         1∼2 s。经5名从事异响评估和诊断的专业工程师采
             槽平行方向的夹角;β y 为三销架径向与滑槽径向的                         用等级评分法的进行主观评价,参考表 1 的评分标
             夹角;sign为符号函数。                                     准,其平均分为3.4分,主观评价不能接受。
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