Page 24 - 《应用声学》2022年第3期

346 2022 年 5 月

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。