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传动轴共振问题解析
摘要：文章针对传动轴振动的源头，提出了解决传动轴共振问题的几种方案，
根据车型的实际情况，选择最有的方案。经试验验证效果明显，有效的解决了车
内轰鸣声的异响问题，为其它车型的开发及平台化有一定的借鉴意义。
关键词：汽车；传动轴；共振
前言
随着人们生活水平的提高，汽车开始逐渐的走进千家万户，且人们在追求速
度之余，越来越重视汽车的动力性、舒适性及操控性，各汽车厂家也越来越投入
更多的精力研究与匹配，其中整车 NVH 性能是其中主要课题之一。传动轴由于在
使用过程中的特点是转速高，并且结构较为复杂，所以不可避免的存在 NVH 问题，
下面将就某公司一款 SUV 车型传动轴共振问题进行实例解析。
1 传动轴共振的 NVH 问题
汽车在行驶过程中经常会向传动轴传递各种激振，尤其是发动机等动力单元
往复惯性力与传动轴不平衡产生的惯性力冲击最为明显。传动轴的固有频率与传
动轴的尺寸、材料特性及边界条件有关。该公司这款 SUV 车型在开发试制阶段发
动机转速在约 2300r/min 时有明显的“嗡嗡”共振轰鸣音，初步怀疑可能是传动轴
振动导致。通过对此车型四驱加速噪声振动测试，对试验彩图分析，车内 150Hz
左右产生共振，通过对传动轴模态分析，传动轴一阶弯曲模态为 154Hz 左右，此
时若被动力总成激起，刚好吻合发动机转速 2300rpm 的四阶频率。
2 传动轴共振问题的解决方案
一般传动轴共振问题的解决方案有三个方向：一是消除传动轴的振动激振源；
二是调整传动轴的模态，使传动轴的模态避开发动机常用的频率范围；三是传动
轴增加吸振装置，消除振动的影响。
而一般传动轴的振动激励源为发动机，更改发动机工作量非常巨大，故只能
考虑后两种方案。
调整传动轴模态
传动轴临界转速
式中，nc：传动轴临界转速，r/min；D：传动轴外径，mm；d：传动轴内径，
mm；L：传动轴长度。
通过上述公式可以看出，传动轴临界转速主要与传动轴轴管的内外径、轴管
长度有关。要提高传动轴的一阶弯曲频率需要增加传动轴轴管内外径的尺寸，或
者减小轴管的长度的方式实现。比较常见的方式有以下几种：第一，调整中间支
撑的位置来改变两段轴管的长度；第二，传动轴轴管采用空心轴管，空心轴可以
降低传动轴的质量，增大管径的尺寸，提高轴管的扭转和弯曲强度。上述两种方
案设计到此款车型传动轴周边的布置，能否满足传动轴轴管尺寸增大及整车地板
是否能够允许调整传动轴中间支撑位置。
通过对整车布置、改动量大小及经济性考虑不适用上述方案，所以只能选择
在传动轴增加吸振装置的方案。
传动轴轴管增加吸振器，消减振动
动力吸振器的设计
（1）动力吸振器原理
图 1 所示是动力吸振器的原理图 : .
动力吸振器实际是由一个弹簧阻尼质量主系统和一个附加弹簧质量系统组成
的。将其安装在主系统上，通过产生一个与主系统相位相差 180°的振动，从而抵
消系统中某频率下的振动。
图 1 动力吸振器原理图
（2）动力吸振器设计
当工作频率(67Hz)确定了之后，需要确定动力吸振器的质量以及刚度等参数，
以达到预期的减振效果。质量越大，传动轴在减振区域越能安全工作;但过大的质
量又会影响吸振器的使用寿命以及增加制造成本。一般而言，吸振器质量应该是
在原系统质量的 1/5-1/10。吸振器的弹簧部分由橡胶件来实现，通过改变橡胶件
的大小、厚度可以实现对橡胶件刚度的控制。考虑到橡胶件在多次拉压之后会产
生非弹性形变导致刚度发生变化，因此，需要对橡胶件工作寿命进行试验，确保
在一定的循环周期后橡胶件的刚度仍保持在一定范围内。
车内的轰鸣声与激振力能量、频率相关，也和车身自己的振动响应有关联。
若能改变激振的能量与频率，则能消除整车内的轰鸣音，因此在传动轴轴管增加
吸振器能够解决整车内的轰鸣，也是目前普遍使用且经济性较好的方法。
D 档加速，2300rpm 附近存在轰鸣，噪声阶次为四阶通过理论计算确定合理
的传动轴吸振器调谐比、质量、耗散
因子及共振频率等重要参数，并对吸振器的内部结构和吸振器在传动轴轴管
中位置及装配方式进行确定，并通过相关参考资料对比。明确吸振器在传动轴后
轴管 1/2 的位置，质量为 ，中心频率为 160Hz，并制作样件进行装车验证。
从加速噪声振动测试及彩图可以看出增加吸振器后 2300rpm 左右轰鸣声几乎消除，
并且结合主观评价的结果认为传动轴轴管增加吸振器的方案能够消减加速轰鸣音。
结束语
传动轴共振问题是后驱或四驱车型开发阶段经常遇到的异响问题之一，尤其
是汽车的中间传动轴。文章通过对某车型传动轴共振问题进行实例解析，探讨了
问题的现象及解决方案，为有效解决此类问题提供了较为明确的方法，也为后续
车型的开发及平台化提供了解决思路。
参考文献
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