某微型车驱动桥异响分析及优化

赵应强，陈忠敏,2，郭凯，韩超，张永强，夏立峰

(1.四川建安工业有限责任公司，四川雅安 625000；2.四川大学机械工程学院，四川成都 610065)

0 引言

驱动桥是微型汽车、卡车及部分高端SUV汽车的传动部件之一，在整车NVH性能贡献占一定比重，是保证整车NVH性能要求的关键部件之一[1-2]。驱动桥异响原因比较复杂，内部原因主要包含[3-4]：齿轮设计修形参数、齿轮成品精度、传递误差、驱动桥结构设计刚性不足导致齿轮受载变形、驱动桥壳体模态与齿轮啮合频率耦合、驱动桥与车身的连接附件刚性不足、隔振率差、零部件加工精度差、装配精度差等原因，而外部原因主要包含：传动轴的输入扭振变化、传动轴动不平衡，传动系统匹配性差等原因，因此驱动桥要满足产品开发NVH性能，必须在产品设计、生产、整车匹配等进行全面综合考虑[5-7]。

本文作者针对某微型车在四挡滑行工况行驶时驱动桥异响，通过阶次分析、传递路径等方法进行故障分析，然后根据造成异响的原因针对性进行产品结构优化及试验验证，最终异响消失，噪声要求满足产品开发要求。

1 噪声源确定及原因分析

1.1 驱动桥噪声源确定

某微型车在进行主观NVH性能评定时，发现四挡带挡滑行工况80 km/h速度段存在异响，其中中排感受比较明显，主观初步评定噪声源为驱动桥。通过LMS设备振动、噪声测试设备(SCA DAS MOBILE III)对异响车辆进行客观测试，测试工况见表1，测试数据如图1所示。

表1 噪声源确定测试工况

由图1可看出，驱动桥齿轮啮合阶次噪声曲线在发动机3 100 r/min时出现峰值，驱动桥阶次噪声只比整车整体噪声低5.4 dB(A)，通过整车对应参数换算该转速对应车辆四挡行驶的78 km/h，与主观评定的80 km/h速度段存在异响相吻合，可确定此次异响源为驱动桥。

图1 实测中排乘客右耳处噪声数据

1.2 原因分析

通过初步的噪声阶次分析已确定噪声源为驱动桥，造成驱动桥异响的原因很多，从产品优化为进一步确定造成异响的原因，对驱动桥进行了传递路径测试。对于微型车辆，一般驱动桥结构传递路径传递到车身内的能量高于空气传递路径，传递路径分析以结构传递路径为主，文中传递路径测试分析首先进行结构传递路径测试，暂不考虑空气传递路径。

图2为驱动桥与整车连接的传递路径图。

图2 驱动桥与整车连接传递路径

该驱动桥与整车连接的振动传递路径共3个，分别为：(1)主减速器总成—桥壳—弹簧座—大钢板簧—车身；(2)主减速器总成—桥壳—弹簧座—减震器—车身；(3)主减速器总成—传动轴—传动轴中间支撑—车身。振动传感器布置位置为图2中#1—#6位置共6个传感器，表2为振动传感器具体布置位置。

表2 振动传感器布置位置

通过对#1—#6振动传感器X、Y、Z3个方向振动值进行分析，发现#2振动传感器Z向振动在3 100 r/min出现峰值，如图3所示，与驱动桥齿轮啮合阶次噪声数据的峰值点3 100 r/min一致。

图3 传递路径各个振动传感器Z向振动值

传递路径振动数据显示，齿轮啮合产生的振动在路径1(主减振动—桥壳—弹簧座—大钢板簧—车身)传递过程中被放大，主要表现在从驱动桥的钢板弹簧座传递到车身，即从#5传感器到#2传感器之间放大，判定为钢板弹簧座刚性较差，对振动较敏感，发生耦合，造成振动值放大，隔震率不足。

2 结构优化及验证

2.1 结构优化方案

由于钢板弹簧座刚性不足导致振动值放大，驱动桥异响，为此通过改变钢板弹簧座结构进行刚度优化。优化方案：在钢板弹簧座与半轴套管连接处增加加强板，图4为原钢板弹簧座结果，图5为优化后钢板弹簧座结构。

图4 原钢板弹簧座结构

图5 优化后钢板弹簧座结构

2.2 试验验证

验证测试要求：

(1)测试车辆采用原异响车辆；

(2)测试驱动桥采用原异响驱动桥(除钢板弹簧座改进后，其他零部件不能更换)；

(3)主观测评人员、测评位置不变；

(4)麦克风布置位置与原测试位置一致；

(5)测试路况尽量与原测试路况一致。

图6 优化前、后中排乘客右耳处噪声数据

通过主观评价，四挡滑行异响消失，优化后客观测试数据如图6所示，图中数据显示驱动桥在3 100 r/min转速下峰值消失，噪声值降低10 dB(A)，达到预期目标，满足整车对驱动桥噪声的要求。

3 结论

文中针对某微型车四挡滑行异响问题，通过阶次分析、传递路径分析发现钢板弹簧座刚性不足是造成异响的主要原因，然后通过加强钢板弹簧座结构，并进行相应的主、客观验证评价，最终异响消失，驱动桥峰值点驱动桥阶次噪声值降低10 dB(A)，达到噪声要求。同时也表明驱动桥与整车连接附件的刚性对振动传递、噪声影响较大，在驱动桥设计时不仅仅要考虑桥壳、主减速器总成、半轴等的刚性、强度，也要将各个连接附件的刚性作为开发时的重点分析对象之一。