關于驅動軸異響問題的解析
2018-07-12
【摘 要】底盤異響問題一直是汽車行業(yè)的一大難題,本文針對底盤傳動系統異響問題進行原因分析與對策驗證,重點分析了異響出現時的特征和規(guī)律,并通過有效驗證找到異響部位,根據Z有效方案排除異響故障。
【關鍵詞】底盤;異響;摩擦
一、前言
汽車在行駛過程中底盤異響問題時有發(fā)生,如不及時消除不但會造成經濟上的損失,還有可能引起重大部件損壞或給用戶造成人身傷亡事故。如果根據異響的特征,縮小故障查找范圍,找出發(fā)生異響的確切部位與原因,就可以提前做出故障判斷,及早加以消除。
二、驅動軸異響現狀
異響是指各總成及零部件、機構中發(fā)出的不正常噪聲、響聲及振動聲,其實質就是兩物體之間存在相對運動,進一步講,就是物體的振動以聲波傳播的形式傳遞給顧客。
本文重點介紹傳動系統驅動軸及配合件引起的異響問題,現狀如下:在車輛起步或緊急制動時驅動軸外球籠與輪轂法蘭連接處(兩車輪側)出現“咔、咔”異響聲,并且隨著車輛行駛里程的增加,異響問題出現的頻率越來越高,有時在倒退及轉彎情況下也有異響問題發(fā)生,影響整車NVH性能,造成顧客極大抱怨和售后維修成本的浪費。
三、異響問題原因分析
驅動軸的內球籠通過花鍵與變速器的差速器半軸齒輪連接,外球籠通過花鍵與輪轂法蘭連接;內外端花鍵均為漸開線花鍵配合,外花鍵齒厚與內花鍵齒槽寬嚙合后徑向存在間隙。
驅動軸與變速器配合后靠連接環(huán)軸向進行限位,且配合后軸向設計有一定竄動量,因配合面軸向無持續(xù)正壓力,所以驅動軸軸肩與差速器殼體之間不會產生摩擦力而造成異響發(fā)生,結構圖如圖1所示:
然而,驅動軸與輪轂法蘭端配合與此結構稍有不同,內外花鍵配合后齒側仍存在間隙,由于外球籠軸肩與輪轂軸承內圈貼合,并靠前驅動軸鎖緊螺母進行預緊,如圖2所示;經分析確認兩個材質相近的部件相接觸,如果在接觸面上存在較大壓力,在外力作用下瞬間產生微小位移時,克服摩擦力作功,機械能轉化為接觸面材質分子的動能,分子運動加劇,在有限的接觸面空間內相互撞擊,產生異響,即當發(fā)動機將動力通過變速器傳遞至驅動軸車輪端時,驅動軸與輪轂接觸端面產生粘滯摩擦,導致“咔、咔”異響的發(fā)生。

經分析確定,粘滯摩擦是異響產生的主要原因,引起粘滯摩擦的因素很多,表面粗糙度是Z主要的因素之一,而表面粗糙度主要是指加工中產生微觀的高低起伏的峰谷,當兩物體發(fā)生相對位置變化時,高低起伏的峰谷間的尖端部分產生塑性變形,而尖端分離時又有彈性變形產生,在機械力及分子力的作用下,如此反復導致粘滯點的產生,粘滯點的變形及恢復過程機械能轉化為分子的振動,位移發(fā)生后摩擦副制件的波峰點相互撞擊,產生異響。
四、異響問題的解決措施
根據對異響問題產生原因的分析,對此故障分析出5個改善方向或方案:
1.驅動軸外球籠花鍵增加螺旋角設計,消除部分齒側間隙;
2.調整驅動軸或輪轂法蘭盤花鍵跨棒距:在保證裝配可行性前提下盡可能減小花鍵齒側間隙,嚴格控制有效作用齒槽寬(內花鍵)與有效作用齒厚(外花鍵);
3.充分利用驅動軸外球籠軸肩與軸承內圈接觸面積,降低壓應力,從而降低異響風險;
4.降低驅動軸外球籠軸肩端面粗糙度,從而降低摩擦力值,降低異響發(fā)生概率;
5.對驅動軸外球籠軸肩輪轂軸承內圈配合面之間增涂減磨劑或采用隔振材質墊圈。
五、異響問題的效果驗證及分析
針對分析的解決方案采取對策驗證及效果確認
1.驅動軸外球籠花鍵增加螺旋角(18′±1.5′)設計,并將驅動軸外花鍵Z大和Z小實際齒厚均增加0.02mm,將內外花鍵過盈量設計為0.024mm~0.124mm,增大花鍵配合過盈量,消除摩擦副之間的位移,經裝車確認,對異響問題有一定緩解,但不能完全消除問題的發(fā)生。
2.在驅動軸軸肩端面增加減磨涂層或隔振墊圈進行裝車試驗,異響問題均消除,從而進一步判定異響部位。
綜上分析,漸開線內外花鍵配合后齒側間隙過大是造成此問題的根本原因,通過對花鍵嚙合間隙改進,并在驅動軸與轉向節(jié)裝配前對外球籠軸肩端面進行增涂減磨劑處理,經過實車對比驗證確定增涂5-30微米molykote油脂對消除異響問題的產生有顯著改善,有效的降低了售后市場異響問題發(fā)生的幾率。
六、總結
傳動系統在動載荷沖擊時,相對運動的金屬件之間撞擊是產生異響的主要因素之一,為有效的改善此問題,應采取多種方案對策和驗證,并從中擇優(yōu),Z終消除異響問題,保證車輛較好的NVH性能。
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