某纯电动汽车驱动轴异响分析与优化

本文针对某纯电动汽车在全油门加速工况下驱动轴的异响问题，结合主观评价和振动噪声测试，对异响源进行了优先级排序，锁定异响至驱动轴。结合驱动轴的三销轴式万向节和球笼式等速万向节的工作特性，明确异响来自球笼式万向节内部，并提出了采用润滑性和抗磨性能更好的油脂进行改善的途径，有效解决了该问题，为同类型问题处理提供了参考。

1.1振动优先级排序

异响源排查过程中，需要对各点振动信号的优先级进行排序，从而确定最高级的振动点和传递路径。希尔伯特变换法在确定测点之间的优先级排序上具有较好的效果，可采用此方法来判断振源和传递路径。

三销轴式等速万向节和球笼式等速万向节是传动轴的常用结构，可实现半轴夹角时的等角速度驱动。此类驱动轴在旋转过程中，因万向节夹角的存在，使得轴向派生力过大，进而导致整车的振动噪声问题。

三销轴式等速万向节，通过三销架上的滑环在三柱槽壳内滑槽的运动，实现存在夹角𝛿时的力矩传递。同时因夹角𝛿的存在，使得三销轴相对于三柱槽壳的旋转存在偏心距e[1]，

球笼式万向节具有输入轴和输出轴大夹角且承载能力大、驱动效率高等优点，被广泛用于汽车工业。本车型采用的球笼式万向节内部包含6个滚珠，在驱动轴旋转过程中，钢球中心的角速度𝜔𝑄与星形套角速度𝜔𝑁关系为

2.1问题描述

某前置前驱纯电动汽车开发过程中，在全油门加速工况下，40~60km/h区间机舱右侧靠近轮胎区域出现连续“嘎啦嘎啦”的异响，车内持续时间1~2s。经5名从事异响评估和诊断的专业工程师采用等级评分法的进行主观评价，参考表1的评分标准，其平均分为3.4分，主观评价不能接受。

为查明异响原因，选取一台新车进行了振动噪声测试。试验基于LMSTest.lab进行，在驾驶员内耳布置了传声器，在减速箱、右三角臂、右减振器、右轮心和右驱动轴中间支撑点布置了振动传感器，其车辆局部结构和测点位置如图1所示。

2.3.1优先级排序

基于1.2节中的分析，钢球与内外沟道始终进行滚动和滑动相结合的摩擦运动，且在驱动轴存在一定夹角时，滑滚比和摩擦力随驱动轴旋转角度表现为明显的周期变化，每旋转一圈变化一次，因此，本车型所使用的六沟道球笼式万向节会导致驱动轴一周内变化6次，故表现为图6所示的6阶。同时当滑滚比增大时，滚珠滑动比例提升，使得润滑脂被挤出接触区，润滑油膜厚度变小，形成直接接触和干摩擦，进而产生异响，轮心振动也表现为如图2所示的宽频特征，为典型的低频挤压摩擦产生的高频振动噪声。

根据上面的分析可知，异响是球笼式万向节内滚内部润滑不足、摩擦力过大导致。在全油门加速工况下，驱动轴扭矩较大，随着驱动轴转速增加，高滚珠滑动状态下的滚珠会将油脂挤出接触区，无法形成润滑油膜，产生干摩擦并辐射噪声。随着车速增加，驱动电扭矩下降使得驱动轴扭矩开始降低，万向节内摩擦力也逐渐降低，异响不再产生。

本文针对某纯电动前驱汽车急加速时驱动轴异响问题，测试了传动轴及其周边零部件振动，利用希尔伯特变换确定振动优先级至轮心，结合驱动轴的三销轴式万向节和球笼式万向节的工作特性，进而确定异响为球笼式万向节内部摩擦力导致。通过更改润滑油脂的配方，改善万向节内的润滑，在实车上进行了有效性验证。结果表明，通过改善万向节内部润滑，可有效解决驱动轴在大扭矩传递时内部的异响问题。