汽车动力传动系统振动问题及解决方法综述

汽车动力传动系统振动问题及解决方法

综述

摘要：发动机的动力经过汽车传动系传给驱动轮的同时,也把振动传送给了整个汽车。汽车的振动和噪声的来源之一是汽车动力传动系。弯曲振动和扭转振动除了自己的固有振动特性外还存在振动耦合。弯曲振动、扭转振动及弯-扭振动藕合，影响车辆行驶平顺性，影响乘坐舒适性和缩短零部件使用寿命。现代汽车正向着速度高、功率大的方向发展,然而，发动机震动幅度的增大是使汽车产生振动的主要原因，因此，探索汽车动力传动系的振动，对改变汽车的振动和噪声具有非常重要的实际意义。

关键词：汽车动力；传动系统振动；解决方法；

前言：汽车动力传动系统作为汽车重要的组成部分，其基本功能是将发动机的动力传递给车轮，使汽车能够在一定速度下正常行驶，并努力提高汽车的动力性与经济性。与此同时，传动系统的振动也是导致整车振动的重要因素。

一、汽车动力传动系统振动的研究现状

上世纪六十到八十年代，由于汽车结构向轻量化、大功率发展的需求以及人们对汽车乘坐舒适性和可靠性要求的日益提高，由扭振引起的事故频繁发生，加之相关法规也对汽车室内室外噪声的限制也越来越严格，使得人们对开始对汽车扭振进行全方面的研究。另外，计算机技术的快速发展和广泛应用，也为扭振在计算方面的研究提供了可能。近年来，国内学者对动力传动系统扭振特性研究也提出了自己的观点，并尝试着将传统的模态综合分析理论与试验模态分析技术相结合，进一步分析扭振产生的机理以及探讨相应的解决办法。

二、汽车动力传动系统振动问题研究

1.对于汽车动力传动系统减振技术的研究，一般可以按照以下几个步骤进行：(1)根据所研究车型的振动问题，以该车型动力传动系统作为研究对象，根据该

车型传动系统的特点，确定具体的研究方案，如建模方法和计算仿真方法等。(2)对所研究车型传动系统的振动问题，在不同的工况下进行特征试验，得到该车型

传动系统在振动问题上的各项试验数据以及某些建模所需的相关参数。(3)对该

车型传动系统相关部件进行结构参数和基础数据的测量和计算，并对传动系统进

行简化和抽象，建立动力学模型。(4)对所建立的动力学模型进行各个工况下的

仿真试验分析，并将仿真结果与特征试验得到的各项结果进行比较。(5)若对比

结果相差较大，则对仿真模型及参数进行调整，直到得到可靠的动力学模型；若

对比结果相差不大，说明仿真模型可靠，则可通过改变与振动问题相关的动力学

参数，在理论上得到优化方案。(6)搭建所研究车型的传动系统试验台，并在该

实验台对理论上的优化方案进行试验验证，若传动系统的振动问题得到了优化，

则证明该方案是可行的；若无效，则需要通过仿真模型重新制定优化方案。

2.对传动系统减振技术的研究大致可以分为特征试验、仿真分析以及验证试

验3个步骤。特征试验主要是为了得到研究车型振动现象的特征，并作为参照对

象来判断所建立仿真模型的可靠与否；仿真分析通过建立实际的传动系统模型，

对实际传动系统进行试验研究，通过观察传动系统模型各变量变化对传动系统振

动问题的影响，寻求传动系统最优结构和参数；验证试验则是按照仿真分析中提

出的优化方案，在所建立的传动系统试验台上进行模拟，以验证优化方案的有效性。通过以上汽车传动系统减振研究过程，不仅可以大大缩短对传动系统振动问

题的研究时问，同时也可以降低研究成本。

三、解决方法

1.弯曲振动。当动力传递系统的固有振动频率与激励频率一样或相差不多时

就会产生弯曲共振，这就是动力传动系的弯曲振动。发动机的一、二阶转速是产

生弯曲振动的主要激励因素。传动轴产生弯曲、止口跳动等会使传动轴的旋转平

衡度和同轴度不符合要求也是引起弯曲振动的原因。提高加工精度可以减小和消

除旋转不平衡和不同轴度。汽车的动力传递过程永远会产生引起弯曲振动的激励。所以，探索汽车动力传动系弯曲振动特性的有效措施就是建立力学模型。多自由

度力学模型在不断验证中被建立了，对多自由度模型研究发现造成动力传动系弯

曲振动的重要因素是发动机运动零件往复质量惯性力和传动轴的不平衡，在大量

实验中测得有关技术参数值，并计算出了系统的固有频率和振型。许多的计算和

试验分析结论证明这种建模方法和实用性是可行的，并且已经归纳出来确定模型

阻尼、弹性和集中质量的基本原则，能鲜有成效地分析和解决汽车动力传动系弯

曲振动的问题。汽车动力传动系弯曲振动的有效分析法之一是模态综合法，该方

法的主要思路是将动力传动系分为多个子系统，模态分析完各子系统后，构建了

自由模态的综合方程，通过运用约束和平衡条件将自由度简化，最终得出一个自

由度较大缩减又保持原有系统特性的运动方程，也就是组合系统方程。由于汽车

动力传动系的复杂结构，许多边界条件很难确定，目前有限元分析法，主要应用

于发动机传动系各总成弯曲振动的分析上，想进一步使用有限元分析法构建整个汽车动力传动系弯曲振动的模型还存在较大的难度。

1.扭转振动。目前运用理论计算分析方法分析的动力传动系扭转振动特性大

体上能够分析、处理汽车动力传动系扭转振动出现的问题。这几年，我国

一些专业人士也试探在汽车传动系统的扭转振动研究中使用试验模态分析

方法和模态综合技术，探索在轴的扭转振特性研究中使用试验模态分析法，并用模态分析法对发动机曲轴飞轮组进行扭转振动，创建了系统的模态模

型。并使用有限元分析法对传动系统的部件进行了模态分析，得到了各部

件的固有频率，可是，汽车传动系各总成的连接形式非常复杂，其边界条

件很难确定，所以在动力传动系扭转振动研究中使用试验模态分析和模态

综合技术暂时还没得到较大的进步。

2.振动藕合。动力传动系统的扭转振动有自己的固有振动特性，弯曲振动也

有自己的固有振动特性，而且它们之间还有振动藕合情况，伴随着对动力

传动系统振动的更深一步研究，这种弯-扭振动藕合情况对汽车振动特性

的影响，已经引起人们的关注。汽车动力传动系弯-扭振动藕合原理非常

复杂。在汽车底盘的主减速器位置动力传动系的弯-扭振动形成藕合，当

主减速器主动齿轮将扭矩传到从动齿轮上的时候，因为扭矩的反作用，主

减速器主动齿轮不仅在做旋转，同时还做上下运动。这种情况迫使驱动桥

围绕半轴作回转振动。相反的，当驱动桥产生回旋振动的时候，动力传动

系扭转振动会加强。汽车动力传动系是一个非常复杂的振动系统，除了承

受扭转振动的同时它还受到路面、发动机等多种激励的影响，各种不同形