雷克萨斯GS300传动系统振动问题

汽车诊断

我的客户六个月前买了这辆车。在初次试驾时，他注意到传动系统有轻微振动，销售人员告诉他这个振动来自轮胎。该车的四个轮胎与轮辋相匹配，通过了平衡和道路测试，但是汽车传动系统仍然有振动。

他找到原先的汽车经销商，把传动轴寄回去做传动轴平衡。振动没有改善，反而变得更加严重了，经销商更换了差速器小齿轮轴承但问题并没有解决，因此他们把后差速器换成全新的OEM部件（非常昂贵的维修）。将汽车退还给客户时，客户仍然能感觉到振动。经销商坚持认为车没有问题，不愿意再修了，因此车主找到了我。

这是一辆很新的车。到目前为止我们已经做了一下工作：

1. 悬架和转向系统进行了外观检查，结果正常；

2. 检查了悬架和转向系统是否有过大的间隙，都正常；

3. 胎压检查正常，四个车轮的车轮定位都很好；

4. 用虹科Pico NVH套装在高速上进行了路试，以核实车主反映的问题。在90公里/时以上车速时，可以感觉到明显振动；

5. 平衡4个车轮至0克；轮胎道路力测试：3个轮胎加载4kg，左前方轮胎的加载11kg；

6. 检查传动轴外观正常，测得传动轴最大偏移为0.3mm；

7. 测量传动轴角度正常，检查中心轴承和万向节正常；

8. 在吊车上对车辆进行NVH测试。

在高速上进行NVH测试时，我们将加速度计安装在前排座椅导轨螺栓处。捕获的数据如图1所示，可以明显看到T1（1阶轮胎振动）、T5（5阶轮胎振动）和P1（1阶传动轴振动）振动数值较高。

在吊机上以90公里/小时的车速进行NVH测试时，我们将一个加速度计（3轴）安装在后差速器上，另一个加速度计（Y轴）安装在传动轴中心支撑轴承上。捕获的数据如图2所示，可以看到一个高出屏幕振动量程的P1振动，在P2似乎也有出现振动。

• 请注意，在吊机上测试的文件中，前半部分两个加速度计都安装在后差速器上，后半部分一个安装在后差速器另一个在传动轴中心支撑轴承上。
• 还要注意的是，此时后轮悬浮在空中（悬架未被压缩，因此后轮驱动桥的行驶角度不太一样）。
  

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2021-4-14 14:06 上传

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图1 高速上进行NVH测试

图2 吊机上进行NVH测试

我在后差速器上可以感觉到振动，并且测量结果也表明此处振动比较大。Pico技术人员提到，将车辆放在吊机上可能会产生一些奇怪的结果，因为零部件会处于错误的角度，这与车辆在道路上的工作方式有所不同。

按照Pico的建议，我决定再次进行路试，而不是在吊机上测试。依旧捕获两个位置的振动，其中一个加速度计（3轴）安装在后差速器上，另一个传感器（Y轴）安装在传动轴中心支撑轴承上。路试时车辆是由客户驾驶的，他确认一直都存在振动。

图3 加速度计的安装

我把这些内容发布到了论坛，来自Pico的Steve Smith看了这个案例回复到：“车速在90公里/时所捕获的数据中，可以清楚地看到P1附近有一个明显的振动，主要是差速器垂直轴向上的振动”。 安装在中心轴承上的加速度计在P1频率处振幅很小，安装在差速器上的加速度计捕获的振动较大。

之所以提到是P1附近出现峰值振动的原因是，振动峰值并不是准确地出现在P1频率这个位置。如图4所示：

图4 P1附近的未知振动很高

我们可能需要增加一个传动比（这辆车有可能是6速自动变速箱），NVH测试时我们可以通过OBD来读取车速，所以传动轴转动频率是将T1乘以差速比计算得出的。例如，车速为94公里/时T1为13.1 Hz，P1频率则为13.1 Hz×3.73 = 48.86 Hz（假设差速比为3.73，则P1显示在49Hz处）。

在路试期间振动出现时，能否在保持行驶速度不变的同时挂挡到低挡位吗？观察下P1振动有没有受影响？或者是可以在空档时保持车速不变吗（我知道这有一定难度）？然后再观察P1及其附近的振动，如果P1或P1附近的振动仍然很高，那么振动大概率是与车速相关，如果振动显著下降，我们可以推测出振动是与发动机相关，振动频率与P1相似。

我在齿轮传动比上犯了一些错误，输入的是上一辆车的传动比。该车是6速自动变速箱，我找不到传动比参数。变速箱代码为A960E，后差速比为：3.727。我相信振动是P1振动，但我无法弄清楚P2振动是什么。路试期间当客户说有振动时，P1振动就会出现。

根据我的测量结果，传动轴肯定出了问题，因为P1振幅很大，并且旧差速器上的小齿轮轴承出现了故障。接下来我在72km/h和90km/h两种车速下进行路试（图5和图6），测出传动轴中心支撑轴承（黄色）和差速器（蓝色）处的振动。结果是后差速器的振动很高，传动轴中心支撑轴承几乎没有振动。

图5 72km/h时振动数据

图6 90km/h时振动数据

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以72公里每小时车速进行路试.pddata (596.05 KB, 下载次数: 277)

2021-4-14 14:16 上传

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后传动轴是通过柔性橡胶安装在中心支撑轴承上的（图7），因此不能认为中心支撑轴承的振动和后传动轴的振动是完全一样的。然而，考虑到后差速器振动过大，差速器相对较新而且刚更换了小齿轮轴承，因此我认为肯定是后传动轴的问题。

图7

经过对后传动轴的仔细检查，驱动法兰没有问题，于是我卸下了后传动轴并旋转检查。我们将万向节叉经过硫化处理后装回后传动轴上，平衡传动轴的牵索也更加紧固地焊接到传动轴上。路试时车子加速更加平稳，客户认为振动已经有所降低。从捕获的数据来看，P1及P1附近的振幅显著减小，从126mg减少到44mg，这说明了我们的诊断方向是正确的。

图8

图9

我的客户已经向经销商提交了我们的调查结果，经销商同意换掉旧的传动轴（图8），新的传动轴（图9）已经安装在车上，并测量过角度是正常的。更换了新传动轴后捕获的数据表明（图10），与传动轴相关的振动已大大降低，客户感到非常满意。

图10 更换新传动轴后160km/h时捕捉的数据

史蒂夫·史密斯表达了对轮胎相关振动的担忧，我一直在想，传动轴的剧烈振动是否会导致轮胎振动，因为它们是通过差速器直接相连的。图10中仍存在一些与轮胎速度相关的振动，我们确认了左前轮胎具有较高的抓地力，这辆车现在用的是冬季轮胎，到了夏天轮胎就需要进行更换了。