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某6挡机械式变速器啸叫噪声控制研究
来源:汽车维修  作者:佚名  2017-12-16 15:28:25

    我国变速器的早期开发主要是从可靠性的角度出发,并没有把振动噪声作为控制目标。随着国家法规对振动噪声要求的日益严格,以及消费者对整车舒适性的要求越来越高,对国产变速器的NVH (noise、 vibrationand harshness)研究已刻不容缓。
    汽车的NVH主要是研究如何降低汽车运行中的振动和噪音,从而达到提高整车舒适性与可靠性的目标。动力总成噪声是汽车的主要振动和噪声源。变速器作为汽车动力总成的一部分,处在发动机与传动轴之间,由于其壳体自身的结构,会将输入到变速器中的声音放大(壳体有音箱放大声音的作用)。近年来,随着汽车发动机噪声水平的提高,变速器总成对整车噪音的贡献量越来越明显。因此,为满足汽车高质量的NVH性能,开展变速器的减振降噪工作就显得异常迫切和重要。在设计阶段对噪声控制能有效提高产品质量并降低售后成本。

    一、变速器啸叫异响原理
    声音来源于振动,变速器是一个齿轮系统,其激振源主要有两个方面:一是变速器以外的物体对变速器的激振,包括原动机(发动机、电动机等)的扭矩变化、转速波动引起的振动,以及来源于不平路面引起的路面激励;二是变速器中的零部件相互作用引起的振动。根据齿轮系统振动状态的不同,变速器的声音一般分为齿轮的敲击声(Rattle)和齿轮的啸叫声(Whine)。齿轮敲击一般发生在轻载或是没有负载的条件下,由于变速器输入端扭矩波动引起非承载齿轮啮合冲击产生的,与齿轮的精度等级有着重要的联系;齿轮啸叫一般发生在加载条件下,是由于齿轮副啮合过程中传递误差的幅值决定。
    变速器啸叫异响是1种高频率(频率范围大约为700~4000Hz)的纯音蜂鸣噪声,因此很容易被人耳识别,会给乘客带来明显的不舒适感觉,大大降低车辆噪声品质。啸叫异响的特点是:由受载啮合的齿轮产生;其带有明显的阶次特征,与齿数相关;当箱体的固有频率被激励共振后,啸叫表现的更恶劣。变速器啸叫是1种严重的噪声问题,随着汽车整体噪声的降低和消费者对噪声品质要求的提高,啸叫声的控制刻不容缓。本文以某6挡机械式变速器为例,通过调整齿轮齿数、改变阶次,来控制变速器啸叫。

    二、噪声控制措施及效果
    噪声控制主要从声源、传播途径、接收者三方面考虑,控制内容包括降低激励源的振动强度,改变振动的传递路径,降低壳体表面噪声辐射效率,对声音接收者采用隔声消声处理等。根据振动的传播途径以及振动能和声音之间的关联关系,通过下列措施降低变速器的振动与噪声:降低啮合齿轮副的动态激励力,可以采用增大受载齿轮啮合时的重合度;降低传递到变速器壳体的振动能量,可以对传递路径进行必要的隔振处理或者增大传递路径的阻尼值;改变壳体结构的形状,降低箱体的声辐射效率;改善变速器的周围环境,如采取隔声,吸声等措施降低辐射到驾驶室中的噪声;降低受载齿轮副激振起变速器固有频率形成的峰值噪声,采用错频或者降低激励振动能量的方法。
    某6挡机械式变速器在试车时反馈6挡出现啸叫蜂鸣声。借助LMS噪声测试系统,此啸叫噪声是在变速器挂6挡时,1700~2000r/min转速段出现共振,在1940r/min出现峰值。通过分析阶次,确认峰值是由于6挡齿轮副(23.16阶)受载啮合与变速器的固有频率共振引起的。
    文中的啸叫噪声属于受载啮合副啮合引起的峰值噪声,错频方法被优先考虑。该变速器6挡的常用转速段为1700~2100r/min。考虑到调整齿轮参数对变速器固有频率影响很小,可以通过调整6挡受载齿轮副的齿数来提高其阶次,从而将共振峰值转速降到1700r/min以下,实现错频降低噪声的目的。表1是变速器齿轮副参数调整前后对比列表。

    常啮合和6挡齿轮副齿数调整后(如图1所示),原来的1940r/min的共振峰值被移到1670r/min,处于6挡常用转速段外(1700~2100r/min) ;最大声压级也降低了3dBA以上;1700~2000r/min噪声明显降低,最大降低10dBA,消除了啸叫。

    台架噪声试验完成后,立即将改进后的变速器进行整车试车,试车中6挡噪声明显降低,1700~2000r/mi n处的啸叫蜂鸣声完全消除,得到了客户的认可。

    三、结论
    本文阐述了变速器噪声的产生机理,从理论上分析了变速器产生啸叫异响的原因和解决方法,并将理论知识应用到工程实际,以某6挡机械式变速器为例,通过调整齿轮副齿数,降低变速器噪声,消除变速器啸叫异响,取得良好的效果。此次调整齿数解决变速器啸叫问题的经验,对解决其它变速器异响问题有很好的借鉴意义。
 

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