浅谈汽车变速器NVH的测试分析

第２期　汽齿科技　２０１３住　浅谈汽车变速器ＮＶＨ的测试分析　王　乐　摘要：在整车ＮＶＨ的研究范围内，动力总成相关的噪声振动一直是研究的重要方面，变速器在动　力总成中起着举足轻重的作用，因此变速器ＮＶＨ测试分析的重要性和必要性不言而喻。本文主要　阐述了利用Ｈｅａｄ　ＡｒｔｅｍｉＳ的测试系统对某ＳＣＭ２５０的齿轮啸叫噪声进行测量分析，在分析信号时，　选用频谱分析、阶次分析、ＦＦＴ等多项技术寻找噪声产生的主要原因，将主观评估的感受以客观量　化的形式体现出来。　关键词：ＮＶＨ；振动；啸叫；ＡｒｔｅｍｉＳ；齿轮修形　所谓变速器ＮＶＨ是指变速器总成的Ｎｏｉｓｅ（噪声）、Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ（振动）和Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ（平稳　性）。当前，随着人民生活水平的提高，人们对汽车乘坐舒适性有了越来越高的要求，汽车变　速器的ＮＶＨ问题就成为当前汽车行业急待解决的问题之一。　在变速器齿轮系统中，根据不同的振动状态，其噪音主要有敲击（Ｒａ￣ｌｅ）、啸￣ｑ（ｗｈｉｎｅ）和　异响，其中，变速器啸叫则是由齿轮啮合和滚动接触噪声等造成，不同的噪声现象有不同的　频率特征、不同的激励机理和不同的解决办法。　手动变速器的啸叫问题一直是个由来己久的难题，各汽车公司和一些学者同样对其进行　深入研究，目前对变速器啸叫问题的研究主要以实验为主，并结合数值仿真手段，通过优化　齿轮的齿数、模数、压力角、螺旋角等参数或齿轮修形来降低变速器啸叫。虽然能在一定程　度上降低啸叫噪声，但对啸叫噪声的产生机理仍缺乏深入研究。　１变速器啸叫噪声　啸叫噪声为单一阶次的高频噪声（如图１），其频率范围一般在７００－４０００　Ｈｚ，一般在车辆　的低负荷区产生，该高频噪声会给乘客带来不舒适的感觉，大大降低车辆品质。齿轮啸叫噪　声问题的主要根源是传动系的齿轮啮合本身。齿面接触的变化激励起变速箱的周期性振动。　兽　、　簧　板　嗵∈　速度／（ｄｍｉｎ）　图１啸叫噪声　・３２・　汽齿科技　２０１３笠　１．１变速器啸叫产生的原因　齿轮啮合动态激励是齿轮系统产生振动和噪声的主要原因。齿轮动态激励主要分为三种：　刚度激励、误差激励和啮合冲击激励。一般来说影响齿轮振动噪声的因素中，齿形齿向的误　差影响最大，或者从某种意义上讲，齿轮振动噪声的影响以一定的形式反映在齿向齿形上。　齿形齿向的误差又直接影响传递误差的幅值，因此齿形齿向的微观参数、传递误差与齿轮啮　合噪音有着极为重要的关系。　１．２　变速器啸叫的传递路径　由齿轮激发的啸叫噪声，通过各传递路径极可能引起共振，最终以结构噪声和空气噪声　两种方式传递至车厢内。例如：①齿轮啮合啸叫——壳体结构振动——传递路径上产生共振　——整车悬置——整车振动——车内噪音；②齿轮啮合噪音——壳体辐射噪音——车内噪音。　（由于测试过程中主观判断为空气传递，因此在测试过程中不考虑壳体的振动因素）。　２理论基础　阶次即为在旋转体传动一周时，系统内各旋转件发生动作的次数，例如齿轮啮合的次数。　旋转部件的振动频率值与转速成正比。　Ｏｒｄｅｒ＝ｆ／　（１）　式中，Ｏｒｄｅｒ为阶次，ｆＮ旋转部件旋转、振动频率，　为输入转速。　当变速器输入转速为４０００　ｒ／ｍｉｎ时，要求的传动系的一个２阶振动频率，由式（１）可知振　动频率为１３３　Ｈｚ。　档位齿的啮合阶次计算如下公式：　Ｏｒｄｅｒ＝Ｚ１　（２）　式中，ｏｒｄｅｒ为某档位的啮合阶次，Ｚ　为某档位主动齿的齿数　主减速器齿轮啮合阶次计算：　Ｏｒｄｅｒ：　Ｚ２　（３）　式中，ｏｒｄｅｒ为某档位主减阶次，Ｚ　为某档位主动齿的齿数，　为某一档位下从动齿轮的齿数，　Ｚ，为主减速器主动齿轮的齿数。　（轴承、飞轮等旋转部件的本文中不做一一讲述）　３测量方法和分析　３．１测试仪器及设备　本测试采用Ｈｅａｄ公司噪声振动方面的软硬件。噪声信号用ＧＲＡＳ公司的专用麦克风拾取　信号，而信号采集由ＳＱｕａｄｒｉｇａ便携式四通道采集前段，信号分析软件为Ａ￣ｅｍｉｓ后处理分析　软件。　３．２测试方法　本测试在一辆国产车上完成，４缸直列发动机匹配某款国产变速器，测试过程在专用测试　跑道完成。在进行客观测量前，主观评价已发现该车有变速箱齿轮啸叫噪声。把麦克风放置　在驾驶员的耳朵位置，模拟实际情况。转速信号由光电式转速传感器拾取，利用贴在发动机　带轮的反光片进行转速信号拾取。