乘用车驱动轴滑移特性分析方法优化研究

史鲁刚，饶勰，蔡曦，陈利波，何建宁



乘用车驱动轴滑移特性分析方法优化研究

史鲁刚，饶勰，蔡曦，陈利波，何建宁

（东风汽车集团有限公司技术中心，湖北 武汉 430058）

针对乘用车驱动轴滑移特性常规分析方法的不足，结合某车型开发，在常规分析方法基础上，增加对驱动轴内球节滑移安全余量和不同载荷下滑移特性的分析研究，最终确定最优的驱动轴布置方案。该分析方法对乘用车驱动轴滑移特性分析方法的优化具有较大意义。

驱动轴；滑移特性；方法优化

1 前言

现代轿车多为前置前驱，驱动轴分段布置，当内球节形成活动角传递动力时，其内部零件相对滑动产生了摩擦力，其轴向分力（即诱发轴向力）变成了万向节振动的激振力[1]。实践表明，当诱发轴向力和整车其他零部件发生共振时会引起低速起步时车身横摆，对驱动轴寿命也会产生影响。减小诱发轴向力的最好办法就是减小内球节夹角和滑移量[2]。

驱动轴布置通常要求设计载荷下内球节布置夹角≤5°，滑移量≤12mm，但是，在车辆实际使用过程中，载荷不同、发动机的抖动及弹性元件变形都将对驱动轴布置夹角和滑移量产生影响。本文结合某车型开发，针对传统驱动轴方法的不足，增加对内球节滑移安全余量和不同载荷下内滑移特性分析，从中选出最优的布置方案。

2 驱动轴布置方案与运动模型

图1 驱动轴布置示意图

通过调整差速器输出轴线和驱动轴内球节装配硬点，制定三种驱动轴布置方案，如图1所示，a.为轮心，b.外球笼万向节中心，c.为内球节的装配定位端面。

利用CATIA的DMU Kinematics模块，分别建立三种方案下驱动轴与轮跳及转向的运动模型。由于左右驱动轴内、外球笼的对称性，故在本文中仅对左轴内球节的滑移特性进行分析，右轴滑移特性与左轴相同。

3 驱动轴滑移特性分析

3.1 滑移特性常规分析

根据驱动轴与轮跳及转向之间的运动关系，分别绘制内球节滑移曲线。三种方案的滑移曲线如图2、图3、图4所示，横坐标代表内球节滑移的距离，纵坐标代表内球节的夹角。三条滑移曲线对应的工况分别为：①不转向时，车轮在全行程内跳动；②左转极限时，车轮在全行程内跳动；③右转极限，车轮在全行程内跳动。

根据通用的驱动轴设计规范，对三种动力总成布置方案中驱动轴的重点检查项进行分析，各项参数均符合驱动轴布置要求。

图2 方案一

图3 方案二

图4 方案三

3.2 滑移安全余量分析

图5 安全距离分析

以上分析是假定车轮与差速器输出端的距离为理论值时，得到的驱动轴内球节滑移曲线。实际上，汽车行驶时，差速器输出端位置会跟随动力总成晃动而变化。此外，装配公差，摆臂等零件橡胶衬套的弹性变形，都会引起车轮与发动机的距离大于或小于理论值。为此，驱动轴布置时应设定驱动轴滑移曲线与极限边界的最小距离，通常情况下安全距离余量取5mm。

对三种布置方案分别进行分析，结果如图5所示。方案一、二内球节滑移曲线距极限边界的距离均大于5mm，方案三驱动轴的滑移曲线距离滑入边界的距离仅有2mm，驱动轴内球节顶死风险较大，排除该方案。

3.3 不同载荷工况下的滑移特性分析

通过以上内球节滑移特性常规分析和安全余量分析，方案一、方案二均能满足设计要求，但以上仅笼统考察了在设计载荷下内球节的滑移特性，而对满载和空载状态下内球节夹角及滑移量缺乏进一步研究分析。为此，研究在该车型通常悬架跳动范围（±35mm），内，不同载荷下驱动轴内球节夹角和滑移量，如图6、7所示：

图6 内球节夹角

图7 内球节滑移量

由图6、图7可以看出，除设计载荷外，其他载荷下，方案一内球节的夹角和变化均比方案二小，最大差值为1.45°，且方案一的内求节滑移量均较方案二小，最大差值为1.4mm。 综合考虑以上分析结果，为保证内球节在各工况下夹角和滑移量均能保持较小值，最终确定方案一为最优方案。

4 总结

本文结合某车型开发实例，在乘用车驱动轴滑移特性常规分析方法的基础上，增加了对驱动轴滑移安全余量和不同载荷下滑移特性的分析，确定了最优的布置方案。该分析方法是对以往传统分析方法的重要补充，对乘用车驱动轴滑移特性分析方法的优化具有较大意义。

[1] 周萍,高海安,卢曦,球笼式等速万向节传动轴设计研究.机械设计与研究.2003（2）:46~49.

[2] 史文库,王登峰,吴坚等,汽车等速万向节动力学仿真和试验分析.轴承.2006（2）:31~33.

Driveshaft Slip Behavior Analysis Optimization of Passenger Vehicle

Shi Lugang, Rao Xie, Cai Xi, Chen Libo, He Jianning

( Dongfeng Automobile Group Co., Ltd.. Technology Center, Hubei Wuhan 430058 )

For passenger cars driveshaft slip characteristics of traditional methods of deficiency, combined with a model of development, research the drive shaft ball joint slip safety margin and different loads of sliding properties, and ultimately determine the optimal layout scheme of the drive shaft. The assay has a greater significance for improving passenger drive -shaft slip behavior analysis.

drive shaft; slip properties; optimization method

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1671-7988(2018)22-59-02

U462.1

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1671-7988(2018)22-59-02

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史鲁刚（1983.12-），性别：男，民族：汉族，籍贯：河南省新野县，单位：东风汽车集团有限公司技术中心，职位：主管工程师，职称：工程师，学位：硕士研究生，研究方向：整车产品定义。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.020