《高等机构学》课程教学课件（PPT讲稿）案例8 传动轴中间支撑性能优化设计案例

武汉理工大学传动轴中间支撑性能优化设计案例报告人

传动轴中间支撑性能优化设计案例 报告人: 2025/8/27

C传动轴支中间支承2传动轴总3目录1承刚度的分析简介结构受力成的振动优化设计分析测试2025/8/27

2025/8/27 目录 1 分析简介 2 中间支承 结构受力 分析 3 传动轴总 成的振动 测试 4 传动轴支 承刚度的 优化设计 2025/8/27

C1分析简介8002025/8/27

2025/8/27 分析简介 2025/8/27 1

1.1研究目的C■自二一一世纪以来，人们对于汽车整体性能提出了更高的要求，振动、噪声、舒适性和可靠性是人们关注的重点。发动机的转速波动性、路面振动激励及自身的制造装配误差使得传动轴产生扭振与弯振，进而使主减速器的输入轴端的转速出现突变冲击，加剧了主被齿轮的啮合振动，降低了乘坐舒适性。另外传动轴中间支撑的隔振效果亦影响舒适性。特别是在大型重载货车上，它们的轴距相对较长，一般来用主传动轴、中间传动轴和后桥传动轴三轴传动。因为使用了多个万向节和多根轴管组成的传动轴，其发动机转速的波动以及悬架因路面激励产生的上下跳动等因素都会导致传动轴振动加剧，所以为了提高整体舒适性，一般在中间传动轴上安装中间支撑装置，其主要是由支架、橡胶支承和轴承构成，将其固定安装在车架上。2025/8/27

2025/8/27 1.1 研究目的 2025/8/27 ◼ 自二十一世纪以来，人们对于汽车整体性能提出了更高的要求， 振动、噪声、舒适性和可靠性是人们关注的重点。发动机的转速 波动性、路面振动激励及自身的制造装配误差使得传动轴产生扭 振与弯振，进而使主减速器的输入轴端的转速出现突变冲击，加 剧了主被齿轮的啮合振动，降低了乘坐舒适性。另外传动轴中间 支撑的隔振效果亦影响舒适性。 ◼ 特别是在大型重载货车上，它们的轴距相对较长，一般釆用主传 动轴、中间传动轴和后桥传动轴三轴传动。因为使用了多个万向 节和多根轴管组成的传动轴，其发动机转速的波动以及悬架因路 面激励产生的上下跳动等因素都会导致传动轴振动加剧，所以为 了提高整体舒适性，一般在中间传动轴上安装中间支撑装置，其 主要是由支架、橡胶支承和轴承构成，将其固定安装在车架上

1.2传动轴总成及中间支撑整体结构C一款研究车型的传动轴总成的结构如图1-1所示。研究的传动轴中间支撑部分如图第4小部分所示1-滑动叉，2、6、8-十字轴总成，3-中间花键轴，4-中间支架总成，5-连接叉，7-后轴管，9-法兰又图1-1传动轴总成2025/8/27

2025/8/27 2025/8/27 ◼ 一款研究车型的传动轴总成的结构如图1-1所示。研究的传动轴中间支 撑部分如图第4小部分所示 1.2 传动轴总成及中间支撑整体结构 1-滑动叉，2、6、8-十字轴总成，3-中间花键轴，4-中间支架总 成，5-连接叉，7-后轴管，9-法兰叉 图1-1传动轴总成

1.3三主要分析流程G三维建模装配理论分析振动测试动力学分析业测试分折时频分析对比分析1利用振动测试结果和理论分析验证动力学分总结优化设计析结果的正确性2025/8/27

2025/8/27 2025/8/27 1.3 主要分析流程

1.4分析的主要性能C分析的主要性能将传动系统中的传动轴与主减速器齿轮作为一整体，通过建立微车传动系统扭振数学模型，研究传动轴与后桥相关参数的性能匹配。通过动力学分析，研究转速、中间支承刚度及阻尼对传动轴总成振动的影响规律。对微型汽车传动轴总成中间支承的刚度阻尼进行优化设计，并提出合理的刚度阻尼取值范围。2025/8/27

2025/8/27 2025/8/27 1.4 分析的主要性能 分析的主要性能 ◼ 将传动系统中的传动轴与主减速器齿轮作为一整体，通过 建立微车传动系统扭振数学模型，研究传动轴与后桥相关 参数的性能匹配。 ◼ 通过动力学分析，研究转速、中间支承刚度及阻尼对传动 轴总成振动的影响规律。 ◼ 对微型汽车传动轴总成中间支承的刚度阻尼进行优化设计 ，并提出合理的刚度阻尼取值范围

C2中间支承结构受力分析0062025/8/27

2025/8/27 中间支承结 构受力分析 2025/8/27 2

2.1传动轴中间支承结构及作用C本文研究前置后驱型的微车，其变速器输出轴到后桥主减输入轴间距为2.5m，轴间距离长，为了降低传动轴的动不平衡量、增大临界转速和防止共振现象发生，将传动轴分成几段。在一些其他情况下，为了降低传动轴的弯曲刚度和扭转刚度进而改善其弯扭振动特性，降低振动和噪声，需要将比较长的传动轴进行分段安装。因此，为了减小轴间夹角与降低振动噪声，必须在分段的传动轴上安装中间支撑。其结构如图2-1：滚珠轴承支座橡胶图2-1中间支撑结构图2025/8/27

2025/8/27 2025/8/27 2.1 传动轴中间支承结构及作用 本文研究前置后驱型的微车，其变速器输出轴到后桥主减输入轴间 距为2.5m，轴间距离长，为了降低传动轴的动不平衡量、增大临 界转速和防止共振现象发生，将传动轴分成几段。在一些其他情况 下，为了降低传动轴的弯曲刚度和扭转刚度进而改善其弯扭振动特 性，降低振动和噪声，需要将比较长的传动轴进行分段安装。因此 ，为了减小轴间夹角与降低振动噪声，必须在分段的传动轴上安装 中间支撑。其结构如图2-1: 2-1 中间支撑结构图

2.1传动轴中间支承结构及作用■它实际是一个由支承座和橡胶圈安装在车架上的一个滚珠轴承，其作用是支承传动轴的轴端，传动轴在滚珠轴承的内圈单运转传递动力，而外圈上的橡胶圈，可以缓冲补偿因车身变形和汽车底盘抖动而引起的传动轴的位置变化的影响，起到隔离减振作用。■中间支承分为橡胶弹性式和摆臂式中间支承两大类。本车所研的是橡胶弹性中间支承，其中的橡胶垫可以吸收轴的振动降低噪声。这种中间支承只能承受轴由于轴管的偏心、装配偏差和动不平衡量产生的径向力而无法传递轴向力。■传动轴在快速运转过程中，当传动轴的旋转频率与中间支承橡胶垫的固有频率接近时，发生共振。因而在设计传动轴中间支承的时候，要选定合理的刚度和阻尼值，使其固有频率值错开传动轴常用转速频率值，避免传动系统产生共振。2025/8/27

2025/8/27 2025/8/27 2.1 传动轴中间支承结构及作用 ◼它实际是一个由支承座和橡胶圈安装在车架上的一个滚珠轴承， 其作用是支承传动轴的轴端，传动轴在滚珠轴承的内圈里运转传递 动力，而外圈上的橡胶圈，可以缓冲补偿因车身变形和汽车底盘抖 动而引起的传动轴的位置变化的影响，起到隔离减振作用。 ◼中间支承分为橡胶弹性式和摆臂式中间支承两大类。本车所研的 是橡胶弹性中间支承，其中的橡胶垫可以吸收轴的振动降低噪声。 这种中间支承只能承受轴由于轴管的偏心、装配偏差和动不平衡量 产生的径向力而无法传递轴向力。 ◼传动轴在快速运转过程中，当传动轴的旋转频率与中间支承橡胶 垫的固有频率接近时，发生共振。因而在设计传动轴中间支承的时 候，要选定合理的刚度和阻尼值，使其固有频率值错开传动轴常用 转速频率值，避免传动系统产生共振