萬(wàn)向節(jié)的案例
ANSYS Workbench多體動(dòng)力學(xué)實(shí)例——萬(wàn)向節(jié)
最近研究的是運(yùn)動(dòng)仿真，因此使用了多體動(dòng)力學(xué)來(lái)仿真，從總模型中拆下來(lái)一個(gè)萬(wàn)向節(jié)，對(duì)其施加運(yùn)動(dòng)副，本文主要研究的方向有：①萬(wàn)向節(jié)的運(yùn)動(dòng)副如何建立②從多體動(dòng)力學(xué)中導(dǎo)出MotionLoad.txt文檔導(dǎo)入靜力學(xué)進(jìn)行力學(xué)仿真。
推薦當(dāng)運(yùn)動(dòng)副很多的時(shí)候，最高的效率就是現(xiàn)在剛體動(dòng)力學(xué)中計(jì)算，因?yàn)閯傮w不需要?jiǎng)澐终嬲木W(wǎng)格，所以對(duì)于很多運(yùn)動(dòng)副的結(jié)構(gòu)基本2-3s能出結(jié)果，這就免去了很大的計(jì)算量，可以不停的計(jì)算與修正，確保運(yùn)動(dòng)副正確添加。
1.導(dǎo)入萬(wàn)向節(jié)模型
注意：這塊的simplify Geometry與simplify Topolopy都需要改為Yes，否則當(dāng)有圓柱或者孔的模型導(dǎo)入后，會(huì)將一個(gè)完整的圓柱面分割成兩部分，不便于載荷的添加。
2.添加萬(wàn)向節(jié)運(yùn)動(dòng)副
注意：萬(wàn)向節(jié)的自由度有Z與X的旋轉(zhuǎn)，參考面為紅色，移動(dòng)面為藍(lán)色，X軸需要設(shè)置為穿過(guò)選取的孔（紅色軸穿過(guò)紅色孔），Z軸同樣穿過(guò)選擇的孔（藍(lán)色軸穿過(guò)藍(lán)色孔），由于此模型本身為斜的萬(wàn)向節(jié)，因此讀者可能誤認(rèn)為藍(lán)色軸并未穿過(guò)藍(lán)色孔，可以思考將萬(wàn)向節(jié)扳正后，藍(lán)色軸依然是穿過(guò)藍(lán)色孔的。
3.添加旋轉(zhuǎn)副
注意：在此模型中，添加2個(gè)旋轉(zhuǎn)副，并設(shè)置為Body-ground類(lèi)型，代表著兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)零件可以自轉(zhuǎn)，來(lái)約束它的自由度，讀者也可以只施加1個(gè)旋轉(zhuǎn)副對(duì)比一下，就可以明白為什么要添加2個(gè)旋轉(zhuǎn)副（也可以使用其他類(lèi)型的運(yùn)動(dòng)副），有些讀者在此模型中只添加一個(gè)萬(wàn)向節(jié)副，然后插入Joint Load后并無(wú)法設(shè)置參數(shù)，這是因?yàn)?em>萬(wàn)向節(jié)副只是定義連接關(guān)系，并不代表可以直接驅(qū)動(dòng)，當(dāng)添加完運(yùn)動(dòng)副，可以查看自由度數(shù)量。
注意：ANSYS與機(jī)械原理的自由度計(jì)算方法似乎不一致，按理說(shuō)本案例是2個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，不知為何顯示為-2個(gè)自由度。
展開(kāi) 使用 SOLIDWORKS 模擬的萬(wàn)向節(jié)運(yùn)動(dòng)，每個(gè)細(xì)節(jié)都表達(dá)的很清楚 | 操作視頻
本期我們使用 SOLIDWORKS 來(lái)制作十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸的動(dòng)畫(huà)，動(dòng)圖內(nèi)播放的是由 SOLIDWORKS Visualize 渲染完成的動(dòng)畫(huà)。
打開(kāi)模型后，通過(guò)設(shè)計(jì)樹(shù)可以看出這個(gè)機(jī)構(gòu)是由機(jī)架、
2個(gè)萬(wàn)向節(jié)叉、2個(gè)十字軸、內(nèi)花鍵傳動(dòng)軸叉和外花鍵傳動(dòng)軸叉組成
。
通過(guò)視頻內(nèi)的爆炸動(dòng)畫(huà)可以了解各個(gè)零件在機(jī)構(gòu)中的位置。
請(qǐng)大家參照視頻親自動(dòng)手來(lái)完成各個(gè)零件之間的配合哦，當(dāng)所有零件完成配合后，
在界面左下方點(diǎn)擊運(yùn)動(dòng)算例
1
，在這里給萬(wàn)向節(jié)
叉添加一個(gè)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)設(shè)置完成后，點(diǎn)擊計(jì)算按鈕進(jìn)行計(jì)算，到這里十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸的動(dòng)畫(huà)就都設(shè)置完啦。
希望通過(guò)本期視頻，大家親自動(dòng)手來(lái)操作一下，從而掌握制作這個(gè)動(dòng)畫(huà)的操作方法哦。
關(guān)于
SOLIDWORKS
制作十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸動(dòng)畫(huà)的詳細(xì)操作，歡迎大家觀看視頻。
想即刻上手操作？聯(lián)系我們獲取模型文件！
展開(kāi) 萬(wàn)向節(jié)（胡克氏關(guān)節(jié)）s.stp ￥5
萬(wàn)向節(jié)（胡克氏關(guān)節(jié)）
汽車(chē)傳動(dòng)軸知識(shí)1
類(lèi)型
按彈性分
傳動(dòng)軸按其重要部件--萬(wàn)向節(jié)的不同，可有不同的分類(lèi)。如果按萬(wàn)向節(jié)在扭轉(zhuǎn)的方向是否有明顯的彈性可分為剛性萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸和撓性萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸。
1. 剛性萬(wàn)向節(jié):靠零件的鉸鏈?zhǔn)铰?lián)接傳遞動(dòng)力的。
2.撓行萬(wàn)向節(jié):靠彈性零件傳遞動(dòng)力，并具有緩沖減振作用。
按角速率分
剛性萬(wàn)向節(jié)又可分為不等速萬(wàn)向節(jié)(如十字軸式萬(wàn)向節(jié))、準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)(如雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)、三銷(xiāo)軸式萬(wàn)向節(jié))和等速萬(wàn)向節(jié)(如球籠式萬(wàn)向節(jié)、球叉式萬(wàn)向節(jié))。等速與不等速，是指從動(dòng)軸在隨著主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩者的轉(zhuǎn)動(dòng)角速率是否相等而言的，當(dāng)然，主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的平均轉(zhuǎn)速是相等的。
1. 等速萬(wàn)向節(jié):
主、從動(dòng)軸的角速度在兩軸之間的夾角變動(dòng)時(shí)仍然相等的萬(wàn)向節(jié)，稱(chēng)為等速萬(wàn)向節(jié)或等角速萬(wàn)向節(jié)。它們主要用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋、斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋等的車(chē)輪傳動(dòng)裝置中，主要用于轎車(chē)中的動(dòng)力傳遞。
2. 不等速萬(wàn)向節(jié):
主、從動(dòng)軸的角速度在兩軸之間的夾角變動(dòng)時(shí)不相等的萬(wàn)向節(jié)，稱(chēng)為不等速萬(wàn)向節(jié)，也叫做十字軸式萬(wàn)向節(jié)。
十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸在汽車(chē)傳動(dòng)系中用得最廣泛，歷史也最悠久。當(dāng)轎車(chē)為后輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，常采用十字軸式萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸，對(duì)部分高檔轎車(chē)，也有采用等速球頭的;當(dāng)轎車(chē)為前輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，則常采用等速萬(wàn)向節(jié)--等速萬(wàn)向節(jié)也是一種傳動(dòng)軸，只是稱(chēng)謂不同而已。平時(shí)所說(shuō)的傳動(dòng)軸一般指的就是十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸。十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)主要用于傳遞角度的變化，一般由突緣叉、十字軸帶滾針軸承總成、萬(wàn)向節(jié)叉或滑動(dòng)叉、中間連接叉或花鍵軸叉、滾針軸承的軸向固定件等組成。
突緣叉是一個(gè)帶法蘭的叉形零件，一般采用中碳鋼或中碳合金鋼的鍛造件，也有采用球墨鑄鐵的砂型鑄造件和中碳鋼或中碳優(yōu)質(zhì)合金鋼的精密鑄造件。突緣叉一般帶一個(gè)平法蘭，也有帶一個(gè)端面梯形齒法蘭的。十字軸帶滾針軸承總成一般包括四個(gè)滾針軸承、一個(gè)十字軸、一個(gè)滑脂嘴。
展開(kāi) 
設(shè)計(jì)仿真 | Adams Car 轉(zhuǎn)向力矩波動(dòng)分析
對(duì)于周期性波動(dòng)主要與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的十字萬(wàn)向節(jié)的不等速特性和布置方案有關(guān)。
圖1 原地轉(zhuǎn)向方向盤(pán)轉(zhuǎn)向力矩曲線(xiàn)圖
02
轉(zhuǎn)向力矩波動(dòng)理論
對(duì)于單十字萬(wàn)向節(jié)，設(shè)主動(dòng)叉由初始位置轉(zhuǎn)過(guò)φ_1角，從動(dòng)叉相應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)φ_2角，兩軸夾角為α，則從動(dòng)叉與主動(dòng)叉轉(zhuǎn)角關(guān)系為：
tan?〖φ_1=tan?〖φ_2?cos?α 〗 〗
則從動(dòng)軸的角速度ω_2與主動(dòng)軸的角速度ω_1的關(guān)系為：
ω_2=ω_1?cos?α/(1-〖sin〗^2?α?〖cos〗^2?〖φ_1 〗 )
圖2 十字萬(wàn)向節(jié)不等速特性
這種角速度的波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致輸出扭矩的波動(dòng)。因?yàn)楣β蔖=T?ω（T為扭矩，ω為角速度），在傳遞功率一定的情況下，角速度的波動(dòng)必然引起扭矩的波動(dòng)。
雙十字萬(wàn)向節(jié)具有波動(dòng)補(bǔ)償特性，為了減小單十字萬(wàn)向節(jié)的波動(dòng)特性，通常會(huì)采用雙十字萬(wàn)向節(jié)。雙十字萬(wàn)向節(jié)在布置理想的情況下（即中間軸與主、從動(dòng)軸夾角相等且傳動(dòng)軸兩端萬(wàn)向節(jié)主、從動(dòng)軸軸線(xiàn)處于同一平面內(nèi)），可以使輸入軸和輸出軸的角速度相等。
對(duì)于雙十字萬(wàn)向節(jié)，設(shè)第一個(gè)萬(wàn)向節(jié)（靠近主動(dòng)軸）的主動(dòng)叉轉(zhuǎn)角為φ_11，從動(dòng)叉轉(zhuǎn)角為φ_12；第二個(gè)萬(wàn)向節(jié)（靠近從動(dòng)軸）的主動(dòng)叉轉(zhuǎn)角為φ_21（因?yàn)橹虚g軸的連接，φ_12=φ_21），從動(dòng)叉轉(zhuǎn)角為φ_22。根據(jù)單十字萬(wàn)向節(jié)的轉(zhuǎn)角關(guān)系公式，對(duì)于第一個(gè)萬(wàn)向節(jié)有：
tan?〖φ_11=tan?〖φ_12?cos?〖β_1 〗 〗 〗
對(duì)于第二個(gè)萬(wàn)向節(jié)有：
tan?〖φ_21=tan?〖φ_22?cos?〖β_2 〗 〗 〗
由于φ_12=φ_21，β_1=β_2，可以推導(dǎo)出在理想情況下φ_22=φ_11，即實(shí)現(xiàn)了等角速傳動(dòng)。
圖3 雙十字萬(wàn)向節(jié)
實(shí)際上，空間布置原因，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動(dòng)軸兩端萬(wàn)向節(jié)主、從動(dòng)軸軸線(xiàn)不在同一平面內(nèi)。
展開(kāi) 設(shè)計(jì)仿真 | MSC Adams Car 轉(zhuǎn)向力矩波動(dòng)分析
對(duì)于周期性波動(dòng)主要與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的十字萬(wàn)向節(jié)的不等速特性和布置方案有關(guān)。
圖1 原地轉(zhuǎn)向方向盤(pán)轉(zhuǎn)向力矩曲線(xiàn)圖
02 轉(zhuǎn)向力矩波動(dòng)理論
對(duì)于單十字萬(wàn)向節(jié)，設(shè)主動(dòng)叉由初始位置轉(zhuǎn)過(guò)φ_1角，從動(dòng)叉相應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)φ_2角，兩軸夾角為α，則從動(dòng)叉與主動(dòng)叉轉(zhuǎn)角關(guān)系為：
tan?〖φ_1=tan?〖φ_2?cos?α 〗 〗
則從動(dòng)軸的角速度ω_2與主動(dòng)軸的角速度ω_1的關(guān)系為：
ω_2=ω_1?cos?α/(1-〖sin〗^2?α?〖cos〗^2?〖φ_1 〗 )
圖2 十字萬(wàn)向節(jié)不等速特性
這種角速度的波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致輸出扭矩的波動(dòng)。因?yàn)楣β蔖=T?ω（T為扭矩，ω為角速度），在傳遞功率一定的情況下，角速度的波動(dòng)必然引起扭矩的波動(dòng)。
雙十字萬(wàn)向節(jié)具有波動(dòng)補(bǔ)償特性，為了減小單十字萬(wàn)向節(jié)的波動(dòng)特性，通常會(huì)采用雙十字萬(wàn)向節(jié)。雙十字萬(wàn)向節(jié)在布置理想的情況下（即中間軸與主、從動(dòng)軸夾角相等且傳動(dòng)軸兩端萬(wàn)向節(jié)主、從動(dòng)軸軸線(xiàn)處于同一平面內(nèi)），可以使輸入軸和輸出軸的角速度相等。
對(duì)于雙十字萬(wàn)向節(jié)，設(shè)第一個(gè)萬(wàn)向節(jié)（靠近主動(dòng)軸）的主動(dòng)叉轉(zhuǎn)角為φ_11，從動(dòng)叉轉(zhuǎn)角為φ_12；第二個(gè)萬(wàn)向節(jié)（靠近從動(dòng)軸）的主動(dòng)叉轉(zhuǎn)角為φ_21（因?yàn)橹虚g軸的連接，φ_12=φ_21），從動(dòng)叉轉(zhuǎn)角為φ_22。根據(jù)單十字萬(wàn)向節(jié)的轉(zhuǎn)角關(guān)系公式，對(duì)于第一個(gè)萬(wàn)向節(jié)有：
tan?〖φ_11=tan?〖φ_12?cos?〖β_1 〗 〗 〗
對(duì)于第二個(gè)萬(wàn)向節(jié)有：
tan?〖φ_21=tan?〖φ_22?cos?〖β_2 〗 〗 〗
由于φ_12=φ_21，β_1=β_2，可以推導(dǎo)出在理想情況下φ_22=φ_11，即實(shí)現(xiàn)了等角速傳動(dòng)。
圖3 雙十字萬(wàn)向節(jié)
實(shí)際上，空間布置原因，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動(dòng)軸兩端萬(wàn)向節(jié)主、從動(dòng)軸軸線(xiàn)不在同一平面內(nèi)。
展開(kāi) 設(shè)計(jì)仿真 | Adams Car 轉(zhuǎn)向力矩波動(dòng)分析
對(duì)于周期性波動(dòng)主要與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的十字萬(wàn)向節(jié)的不等速特性和布置方案有關(guān)。
圖1 原地轉(zhuǎn)向方向盤(pán)轉(zhuǎn)向力矩曲線(xiàn)圖
02 轉(zhuǎn)向力矩波動(dòng)理論
對(duì)于單十字萬(wàn)向節(jié)，設(shè)主動(dòng)叉由初始位置轉(zhuǎn)過(guò)φ_1角，從動(dòng)叉相應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)φ_2角，兩軸夾角為α，則從動(dòng)叉與主動(dòng)叉轉(zhuǎn)角關(guān)系為：
tan〖φ_1=tan〖φ_2?cosα 〗 〗
則從動(dòng)軸的角速度ω_2與主動(dòng)軸的角速度ω_1的關(guān)系為：
ω_2=ω_1?cosα/(1-〖sin〗^2α?〖cos〗^2〖φ_1 〗 )
圖2 十字萬(wàn)向節(jié)不等速特性
這種角速度的波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致輸出扭矩的波動(dòng)。因?yàn)楣β蔖=T?ω（T為扭矩，ω為角速度），在傳遞功率一定的情況下，角速度的波動(dòng)必然引起扭矩的波動(dòng)。
雙十字萬(wàn)向節(jié)具有波動(dòng)補(bǔ)償特性，為了減小單十字萬(wàn)向節(jié)的波動(dòng)特性，通常會(huì)采用雙十字萬(wàn)向節(jié)。雙十字萬(wàn)向節(jié)在布置理想的情況下（即中間軸與主、從動(dòng)軸夾角相等且傳動(dòng)軸兩端萬(wàn)向節(jié)主、從動(dòng)軸軸線(xiàn)處于同一平面內(nèi)），可以使輸入軸和輸出軸的角速度相等。
對(duì)于雙十字萬(wàn)向節(jié)，設(shè)第一個(gè)萬(wàn)向節(jié)（靠近主動(dòng)軸）的主動(dòng)叉轉(zhuǎn)角為φ_11，從動(dòng)叉轉(zhuǎn)角為φ_12；第二個(gè)萬(wàn)向節(jié)（靠近從動(dòng)軸）的主動(dòng)叉轉(zhuǎn)角為φ_21（因?yàn)橹虚g軸的連接，φ_12=φ_21），從動(dòng)叉轉(zhuǎn)角為φ_22。根據(jù)單十字萬(wàn)向節(jié)的轉(zhuǎn)角關(guān)系公式，對(duì)于第一個(gè)萬(wàn)向節(jié)有：
tan〖φ_11=tan〖φ_12?cos〖β_1 〗 〗 〗
對(duì)于第二個(gè)萬(wàn)向節(jié)有：
tan〖φ_21=tan〖φ_22?cos〖β_2 〗 〗 〗
由于φ_12=φ_21，β_1=β_2，可以推導(dǎo)出在理想情況下φ_22=φ_11，即實(shí)現(xiàn)了等角速傳動(dòng)。
展開(kāi) 某純電動(dòng)車(chē)急加速抖動(dòng)問(wèn)題分析和解決
對(duì)于只有前驅(qū)電機(jī)的純電動(dòng)車(chē)來(lái)說(shuō)，其驅(qū)動(dòng)半軸是一個(gè)十分重要的激勵(lì)源，而半軸中的萬(wàn)向節(jié)節(jié)型就是一個(gè)關(guān)鍵的部件。
本文針對(duì)某純電動(dòng)車(chē)配合半軸不同萬(wàn)向節(jié)節(jié)型開(kāi)展了研究，最初裝配的萬(wàn)向節(jié)引起了嚴(yán)重的整車(chē)急加速抖動(dòng)問(wèn)題，這種抖動(dòng)為低頻振動(dòng)，非常容易引起駕乘人員的不適。通過(guò)優(yōu)選萬(wàn)向節(jié)型，解決了該車(chē)型急加速抖動(dòng)問(wèn)題。為純電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)半軸萬(wàn)向節(jié)選型提供了參考依據(jù)，作為橫展項(xiàng)目，可節(jié)約相關(guān)時(shí)間和開(kāi)發(fā)成本。
2 純電動(dòng)車(chē)抖動(dòng)影響因素和萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)
2.1 影響整車(chē)抖動(dòng)的因素
所有的振動(dòng)都可從激勵(lì)、路徑和響應(yīng)三個(gè)方向進(jìn)行原因分析。傳統(tǒng)燃油車(chē)會(huì)因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)燃燒產(chǎn)生整車(chē)加速抖動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)是產(chǎn)生整車(chē)抖動(dòng)的一個(gè)很重要的激勵(lì)。純電動(dòng)車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)無(wú)離合器，常嚙合的布置結(jié)構(gòu)，動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)扭振經(jīng)常會(huì)耦合在一起導(dǎo)致純電動(dòng)車(chē)的動(dòng)態(tài)振動(dòng)特性。響應(yīng)的路徑純電動(dòng)車(chē)和傳動(dòng)燃油車(chē)是類(lèi)似的。
影響純電動(dòng)車(chē)整車(chē)抖動(dòng)的激勵(lì)因素有驅(qū)動(dòng)軸總成和電機(jī)的扭矩，其中電機(jī)扭矩越大，抖動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)越大，但限值電機(jī)扭矩會(huì)響應(yīng)整車(chē)的動(dòng)力性能。驅(qū)動(dòng)軸的布置角度越大，整車(chē)產(chǎn)生抖動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)越大，萬(wàn)向節(jié)型選擇不當(dāng)會(huì)使得整車(chē)產(chǎn)生嚴(yán)重抖動(dòng)。懸置系統(tǒng)優(yōu)化可減弱整車(chē)急加速抖動(dòng)現(xiàn)象，但不能根除。優(yōu)化車(chē)身傳遞路徑周期長(zhǎng)且牽涉范圍廣，不易實(shí)現(xiàn)。方向盤(pán)優(yōu)化可以減弱方向盤(pán)振動(dòng)，但不能徹底解決整車(chē)抖動(dòng)產(chǎn)生的車(chē)內(nèi)振動(dòng)。純電動(dòng)車(chē)產(chǎn)生急加速抖動(dòng)影響因素可以利用圖1中的框架進(jìn)行說(shuō)明。
圖1 整車(chē)抖動(dòng)影響因素
綜上，選擇優(yōu)化萬(wàn)向節(jié)型進(jìn)行整車(chē)抖動(dòng)的問(wèn)題解決排查方向。市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)半軸萬(wàn)向節(jié)型有 VL節(jié)、DO節(jié)、TJ節(jié)、GI節(jié)和AAR節(jié)等。
2.2 萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)
圖2 AAR節(jié)（左圖）和DO節(jié)（右圖）
驅(qū)動(dòng)半軸移動(dòng)節(jié)型是純電動(dòng)車(chē)產(chǎn)生整車(chē)抖動(dòng)的關(guān)鍵部件，市場(chǎng)上目前采用的節(jié)型主要有：TJ節(jié)、GI節(jié)、AAR節(jié)、VL節(jié)和DO節(jié)。
展開(kāi) 某純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)軸異響分析與優(yōu)化
在前驅(qū)汽車(chē)中，常通過(guò)軸向滑移式等速萬(wàn)向節(jié)和固定式等速萬(wàn)向節(jié)的組合使用，在變速箱輸出軸和驅(qū)動(dòng)軸存在一定夾角時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的平穩(wěn)傳遞。對(duì)于前驅(qū)的純電動(dòng)汽車(chē)，驅(qū)動(dòng)軸等速萬(wàn)向節(jié)在全油門(mén)工況下的大扭矩傳遞，對(duì)車(chē)輛的振動(dòng)噪聲水平有重要影響。
本文針對(duì)某純電動(dòng)汽車(chē)在全油門(mén)加速工況下驅(qū)動(dòng)軸的異響問(wèn)題，結(jié)合主觀評(píng)價(jià)和振動(dòng)噪聲測(cè)試，對(duì)異響源進(jìn)行了優(yōu)先級(jí)排序，鎖定異響至驅(qū)動(dòng)軸。結(jié)合驅(qū)動(dòng)軸的三銷(xiāo)軸式萬(wàn)向節(jié)和球籠式等速萬(wàn)向節(jié)的工作特性，明確異響來(lái)自球籠式萬(wàn)向節(jié)內(nèi)部，并提出了采用潤(rùn)滑性和抗磨性能更好的油脂進(jìn)行改善的途徑，有效解決了該問(wèn)題，為同類(lèi)型問(wèn)題處理提供了參考。
1理論分析
1.1振動(dòng)優(yōu)先級(jí)排序
異響源排查過(guò)程中，需要對(duì)各點(diǎn)振動(dòng)信號(hào)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序，從而確定最高級(jí)的振動(dòng)點(diǎn)和傳遞路徑。希爾伯特變換法在確定測(cè)點(diǎn)之間的優(yōu)先級(jí)排序上具有較好的效果，可采用此方法來(lái)判斷振源和傳遞路徑。
展開(kāi) 汽車(chē)傳動(dòng)軸NVH 案例研究及改進(jìn)
支持證據(jù):
① 鋸開(kāi)發(fā)生異響傳動(dòng)軸中間的十字萬(wàn)向節(jié)，發(fā)現(xiàn)十字萬(wàn)向節(jié)軸頸端面已有燒傷痕跡;
② 異響聲音間斷/高頻，符合傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速/十字萬(wàn)向節(jié)軸頸與軸承碗相對(duì)擺動(dòng)頻率;
③ 傳動(dòng)軸裝在車(chē)上，行駛一段時(shí)間后，手感緊的十字萬(wàn)向節(jié)會(huì)逐漸變松，減少十字萬(wàn)向節(jié)軸頸端面與軸承碗內(nèi)底面的摩擦，使部分異響消失。
因此，該推測(cè)成立。
( 3) 解決方案及驗(yàn)證
解決方案: 發(fā)生該問(wèn)題的原因是十字萬(wàn)向節(jié)擺動(dòng)扭矩過(guò)大，造成裝配后過(guò)緊，在車(chē)輛運(yùn)行中容易出現(xiàn)磨損，因此將十字萬(wàn)向節(jié)手工擊松以減小擺動(dòng)扭矩后再使用，異響就會(huì)消失。
驗(yàn)證試驗(yàn): ① 收集10 件在車(chē)輛形式中出現(xiàn)異響的產(chǎn)品，將中間十字萬(wàn)向節(jié)手工擊松后裝車(chē)行駛，異響消失;
② 另選10 件產(chǎn)品，將十字萬(wàn)向節(jié)人為擊緊后裝車(chē)行駛，有異響出現(xiàn); 拆下?lián)羲珊笤傺b車(chē)行駛，異響消失。
目前狀況: 現(xiàn)有的傳動(dòng)軸經(jīng)過(guò)擊松裝車(chē)后，基本消除異響; 更新傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)，將十字萬(wàn)向節(jié)的擺動(dòng)扭矩控制在合理的范圍內(nèi)，異響沒(méi)有出現(xiàn)。
2 共振
在所有振動(dòng)分量中，占主要成分的是傳動(dòng)軸的1 階振動(dòng)，即傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速與其1 階固有頻率一致而發(fā)生共振。一定直徑和長(zhǎng)度的軸，轉(zhuǎn)速提高到某一限度時(shí)，會(huì)劇烈振動(dòng)而損壞。這樣的損壞轉(zhuǎn)速稱(chēng)為傳動(dòng)軸的危險(xiǎn)轉(zhuǎn)速或臨界轉(zhuǎn)速。
( 1) 問(wèn)題描述及分析
問(wèn)題描述: 客戶(hù)抱怨某手動(dòng)SUV 在道路試驗(yàn)中高速行駛時(shí)有震感，主要是在時(shí)速120 km/h，底板振動(dòng)明顯。
問(wèn)題分析: 由于該問(wèn)題發(fā)生在SUV 高速運(yùn)行時(shí)，因此需要到汽車(chē)道路試驗(yàn)場(chǎng)，坐在車(chē)內(nèi)親身體驗(yàn)震動(dòng)的感覺(jué)。在車(chē)輛行駛過(guò)程中，嘗試在不同車(chē)速掛不同的擋位，發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)SUV 處于時(shí)速120 km/h 時(shí)，才明顯感到震動(dòng)，低于或超過(guò)這個(gè)速度時(shí)基本沒(méi)有感覺(jué)，初步判斷是零部件之間的頻率接近，產(chǎn)生了共振。
展開(kāi) 九張動(dòng)圖，教你看懂房車(chē)動(dòng)力機(jī)械原理
六檔手動(dòng)變速箱原理
萬(wàn)向節(jié)
萬(wàn)向節(jié)實(shí)現(xiàn)變角度動(dòng)力傳遞機(jī)件，用于需要改變傳動(dòng)軸線(xiàn)方向的位置，它是汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的 “關(guān)節(jié)”部件。萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸組合，稱(chēng)為萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置。在依維柯底盤(pán)的房車(chē)上，本身采用前置后驅(qū)，驅(qū)動(dòng)力在底盤(pán)傳輸式，采用的就是這種萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)。
依維柯后輪傳動(dòng)軸上的兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)
獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架
懸架系統(tǒng)是車(chē)輛減震的重要組成，一般來(lái)說(shuō)獨(dú)立懸架要優(yōu)于非獨(dú)立懸架。而空氣懸架是近來(lái)在房車(chē)應(yīng)用的一種較為先進(jìn)的懸架系統(tǒng)。
動(dòng)力布局方式
車(chē)輛動(dòng)力根據(jù)布局方式可以分為前置前驅(qū)、前置后驅(qū)、后置前驅(qū)、后置后驅(qū)、中置后驅(qū)等多種布局方式。前置前驅(qū)指的是：發(fā)動(dòng)機(jī)在車(chē)頭，主動(dòng)力輪也是前輪，一般現(xiàn)在汽車(chē)都是前置前驅(qū)。主要是防止打滑、轉(zhuǎn)向穩(wěn)等優(yōu)勢(shì)。目前在房車(chē)常用的底盤(pán)中，大通底盤(pán)是采用前置前驅(qū)形式的經(jīng)典代表。
前置前驅(qū)
前置后驅(qū)指的是：發(fā)動(dòng)機(jī)在前面，而主動(dòng)輪在后面。這種布置優(yōu)點(diǎn)在于轉(zhuǎn)向靈活、動(dòng)力足。經(jīng)典的依維柯底盤(pán)就是采用這種布局方式。
前置后驅(qū)
齒輪泵轉(zhuǎn)向器之齒輪齒條傳動(dòng)駐車(chē)系統(tǒng)
剎車(chē)形式（鼓剎和碟剎）
鼓剎制動(dòng)形式一般用于普通小轎車(chē)后輪或者大卡車(chē)后輪，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、行程可靠。
鼓剎
碟剎一般用于汽車(chē)前輪，優(yōu)點(diǎn)是剎車(chē)力度強(qiáng)、散熱好。缺點(diǎn)是：價(jià)格高。
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變速器：
2.在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變情況下，使汽車(chē)能倒退行駛；傳動(dòng)軸：傳動(dòng)軸是由軸管、伸縮套和萬(wàn)向節(jié)組成。伸縮套能自動(dòng)調(diào)節(jié)變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間距離的變化。萬(wàn)向節(jié)是保證變速器輸出軸與驅(qū)動(dòng)橋輸入軸兩軸線(xiàn)夾角的變化，并實(shí)現(xiàn)兩軸的等角速傳動(dòng)。萬(wàn)向節(jié)：萬(wàn)向節(jié)是汽車(chē)傳動(dòng)軸上的關(guān)鍵部件。在前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛上，萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸安裝在變速器輸出軸與驅(qū)動(dòng)橋主減速器輸入軸之間；而前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛省略了傳動(dòng)軸，萬(wàn)向節(jié)安裝在既負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)又負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向的前橋半軸與車(chē)輪之間。差速器：汽車(chē)差速器能夠使左、右(或前、后)驅(qū)動(dòng)輪實(shí)現(xiàn)以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。主要由左右半軸齒輪、兩個(gè)行星齒輪及齒輪架組成。
汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)是指，對(duì)汽車(chē)某些部分（主要是車(chē)輪）施加一定的力，從而對(duì)其進(jìn)行一定程度的強(qiáng)制制動(dòng)的一系列專(zhuān)門(mén)裝置。制動(dòng)系統(tǒng)作用：
汽車(chē)車(chē)身：
非承載式車(chē)身的汽車(chē)有剛性車(chē)架，又稱(chēng)底盤(pán)大梁架。車(chē)身本體懸置于車(chē)架上，用彈性元件聯(lián)接。車(chē)架的振動(dòng)通過(guò)彈性元件傳到車(chē)身上，大部分振動(dòng)被減弱或消除，發(fā)生碰撞時(shí)車(chē)架能吸收大部分沖擊力，在壞路行駛時(shí)對(duì)車(chē)身起到保護(hù)作用，因此車(chē)廂變形小，平穩(wěn)性和安全性好，而且?guī)麅?nèi)噪音低。承載式車(chē)身的汽車(chē)沒(méi)有剛性車(chē)架，只是加強(qiáng)了車(chē)頭，側(cè)圍，車(chē)尾，底板等部位，車(chē)身和底架共同組成了車(chē)身本體的剛性空間結(jié)構(gòu)。這種承載式車(chē)身除了其固有的乘載功能外，還要直接承受各種負(fù)荷。這種形式的車(chē)身具有較大的抗彎曲和抗扭轉(zhuǎn)的剛度，質(zhì)量小，高度低，汽車(chē)質(zhì)心低，裝配簡(jiǎn)單，高速行駛穩(wěn)定性較好。但由于道路負(fù)載會(huì)通過(guò)懸架裝置直接傳給車(chē)身本體，因此噪音和振動(dòng)較大。
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萬(wàn)向節(jié)
萬(wàn)向節(jié)即萬(wàn)向接頭，是實(shí)現(xiàn)變角度動(dòng)力傳遞的機(jī)件，用于需要改變傳動(dòng)軸線(xiàn)方向的位置，它是汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的 "關(guān)節(jié)"部件。萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸組合，稱(chēng)為萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置。
在前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛上，萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置安裝在變速器輸出軸與驅(qū)動(dòng)橋主減速器輸入軸之間;而前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛省略了傳動(dòng)軸，萬(wàn)向節(jié)安裝在既負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)又負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向的前橋半軸與車(chē)輪之間。
【科普】汽車(chē)底盤(pán)各零件是如何工作的？| 動(dòng)圖
05 萬(wàn)向節(jié)
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萬(wàn)向節(jié)（即萬(wàn)向接頭）是實(shí)現(xiàn)變角度動(dòng)力傳遞的機(jī)件，用于需要改變傳動(dòng)軸線(xiàn)方向的位置，它是汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的 "關(guān)節(jié)"部件。
萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸組合，稱(chēng)為萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置。在前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛上，萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置安裝在變速器輸出軸與驅(qū)動(dòng)橋主減速器輸入軸之間；而前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛省略了傳動(dòng)軸，萬(wàn)向節(jié)安裝在既負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)又負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向的前橋半軸與車(chē)輪之間。
05 鼓剎
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鼓式剎車(chē)就是利用剎車(chē)鼓內(nèi)靜止的剎車(chē)片，去摩擦隨著車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的剎車(chē)鼓，以產(chǎn)生摩擦力使車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度降低的剎車(chē)裝置。
在踩下剎車(chē)踏板時(shí)，腳的施力會(huì)使剎車(chē)總泵內(nèi)的活塞將剎車(chē)油往前推去，并在油路中產(chǎn)生壓力。壓力經(jīng)由剎車(chē)油傳送到每個(gè)車(chē)輪的剎車(chē)分泵活塞，剎車(chē)分泵的活塞再推動(dòng)剎車(chē)片向外，使剎車(chē)片與剎車(chē)鼓的內(nèi)面發(fā)生磨擦，并產(chǎn)生足夠的磨擦力去降低車(chē)輪的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到剎車(chē)的目的。
06 碟剎
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碟式剎車(chē)是由一個(gè)與車(chē)輪相連的剎車(chē)圓盤(pán)和圓盤(pán)邊緣的剎車(chē)鉗組成。剎車(chē)時(shí)，高壓剎車(chē)油推動(dòng)制動(dòng)塊使之夾緊剎車(chē)盤(pán) 從而產(chǎn)生制動(dòng)效果。
碟剎剎車(chē)系統(tǒng)的工作原理是在花鼓上安裝一塊和車(chē)輪同步旋轉(zhuǎn)的碟盤(pán)，并在前叉與車(chē)架上裝置卡鉗，再透過(guò)卡鉗內(nèi)的剎車(chē)塊夾緊碟盤(pán)，達(dá)到剎車(chē)的目的。
07 前置前驅(qū)
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前置前驅(qū)指發(fā)動(dòng)機(jī)前置，前輪驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式。在現(xiàn)代的中、小型轎車(chē)中，多使用前置前驅(qū)。
其優(yōu)點(diǎn)是：機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，比前置后驅(qū)節(jié)省了從前置馬達(dá)向驅(qū)動(dòng)后輪傳遞動(dòng)力的傳動(dòng)軸，節(jié)省燃油。
08 前置后驅(qū)
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前置后驅(qū)是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)前置、后輪驅(qū)動(dòng)，它是一種最傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)形式。
展開(kāi) 汽車(chē)底盤(pán)異響的原因有哪些？你知道嗎？
傳動(dòng)軸萬(wàn)向節(jié)異響
前驅(qū)動(dòng)等速萬(wàn)向節(jié)若有故障，在車(chē)輛行駛中，特別是在轉(zhuǎn)彎或急加速時(shí)，會(huì)發(fā)出異響。裝有十字軸的萬(wàn)向節(jié)若有故障，當(dāng)車(chē)輛低速行駛時(shí)，在車(chē)身下部能聽(tīng)到一種干摩擦似的響聲，車(chē)速提高時(shí)響聲顯著，車(chē)速降低響聲也不會(huì)消失。等速萬(wàn)向節(jié)異響是因?yàn)?em>萬(wàn)向節(jié)游隙過(guò)大或發(fā)卡。引起萬(wàn)向十字軸異響的主要原因是沒(méi)有潤(rùn)滑裝置或維修不及時(shí)。
解決辦法：去維修站涂潤(rùn)滑脂或維修。
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