浅析驱动轴布置对整车性能的影响

张俊来，焦红莲

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

浅析驱动轴布置对整车性能的影响

张俊来，焦红莲

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

针对某轿车简要分析了驱动轴布置夹角的特点及要求，详细分析驱动轴布置夹角对整车传动的影响，并结合实际问题给出解决方案。

驱动轴；布置夹角；传动效率

CLC NO.:U461.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-176-02

前言

根据目前全球资源发展趋势,石油资源日益紧缺伴随着油价不断攀升，这已对社会发展构成严重制约，降低汽车油耗已刻不容缓。发达国家已通过五花八门的手段来实现这个目的，我国对于油耗的要求也越来越严格，底盘传动效率与整车经济性紧密相关，要求传动系统各零件均需在提高效率方面做出自己最大贡献。

1、驱动轴布置夹角

驱动轴的最基本的功能是在有一定角度的条件下在动力源和被驱动件之间传递动力,但动力并非百分之百被传递至两侧车轮,在传动过程中由于摩擦而存在能量损失。能量损失势必会导致驱动力减少，增加燃油消耗，而且万向节的温升同样会导致润滑条件变差，严重时会造成万向节磨损，防尘套破裂，由此可见传动效率是衡量驱动轴工作性能的重要指标。汽车行驶时，在传动过程中有5.6%的能量消耗在底盘传动系统（见图1），但是等速传动轴的传动效率很高，用于驱动车轮的全部能量都通过半轴传递，随着对汽车动力性和经济性要求越来越严格，能减少1%的传动系统能量损失就能减少1%的油耗（见图2），因此驱动轴的传动效率研究也应受到足够的重视。驱动轴的布置夹角与其传动效率有着直接影响，而对于效率最直观的对比就是通过温升比较。本文通过驱动轴布置夹角对温升的影响，浅析驱动轴布置夹角对传动效率的影响。

图1 整车能量分配图

图 2 传动系效率对燃油经济性影响

2、实例分析

结合我公司项目经验,就驱动轴的布置夹角对传动性能的影响加以分析。我公司某新项目轿车由于发动机舱布置空间限制，驱动轴布置角度高达13°，通用设计标准驱动轴布置夹角不超过7.5°。驱动轴布置角度过大影响整车NVH性能及传动效率，针对两种布置角度，进行传动效率比较分析。首先为提高NVH性能，采用图3驱动轴结构（内侧双滚轮式三球销万向节，外侧球笼式万向节）。它与差速器或齿轮变速箱相连接, 用来传递运动和扭矩以及间接限制车辆的转向角度大小。这种万向节在功能上既要满足转向角度的变化,又要满足槽壳与传动轴之间能够作相对伸缩滑移运动。伸缩滑移运动一方面能够补偿车轮偏转(或上下振动)使传动轴产生的轴向位移, 另一方面又间接限制了车轮转向能够达到的最大角度, 以致于影响到汽车转弯半径的大小和汽车转向灵活性。同时该结构移动节滚轮始终保持沿球道平行运动，内部滚动摩擦小，具有轴向移动推力小的特点，可有效减小轴向振动；提高整车驾驶平顺性。利用此驱动轴在13°和7.5°夹角下进行温升试验对比。

图3 驱动轴结构图

图 4 驱动轴布置图

3、试验验证

试验设备及驱动轴布置如图5所示，将四根驱动轴布置在四方机上，分别输入表1中的两种试验工况，进行温升对比试验。

图5 试验布置

图5中试验设备通过上下移动固定节联接法兰可以变换驱动轴夹角，加载器对驱动轴进行加载，电机控制驱动轴转速，扭矩传感器输出扭矩值，同时在四个移动节和四个固定节处分别布置有温度传感器，实时监测固定节和移动节处的温度变化。并模拟实车工况对固定节处进行吹风。试验要求温度不允许超过120℃。

表1 试验输入条件

经分析发现，本次试验过程中工况一固定节温升过快，驱动轴布置角度过大，内部摩擦阻力大，从而导致固定节温升过快，而且驱动轴如果长期在高温条件下运转，会引起润滑脂失效，万向节磨损烧结，加剧驱动轴寿命损耗，降低驱动轴传动效率。

图6 试验输出结果

4、优化方案

从以上分析可以看出，驱动轴布置夹角越小，温升越慢，因此需对驱动轴布置夹角进行优化，布置角度按标准布置在7.5°以下。可通过调节动力总成布置角度方案解决，在不影响整车性能的条件下对动力总成的布置角度进行微调，降低差速器轴心线位置，从而减小驱动轴布置夹角。

5、结束语

通过对驱动轴布置角度的试验分析，可得出以下结论：

a) 驱动轴的布置角度最好不超过7.5°；

b) 驱动轴布置角度越大，相同运动工况下，温升越高，传动效率越低；

c）在扭矩和转速不变的情况下，随时间延长，温升逐渐降低。

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Analyses the drive shaft arrangement will effect the performance of the vehicle

Zhang Junlai, Jiao HongLian
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

A brief analysis of the characteristics and requirements of the angle, between the drive shaft layout for a sedan. A detailed analysis of the drive shaft arrangement of the angle of the vehicle transmission efficiency and given practical problem solutions.

drive shaft; arrangement of the angle; transmission efficiency

U461.9

A

1671-7988 (2017)08-176-02

张俊来，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.059