變速器異常噪聲原因及控制探究

劉慧+胡建中+湯永旸

摘 要：隨著國內(nèi)有關(guān)法律法規(guī)對(duì)整車噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，以及車輛功率和速率的持續(xù)提升、結(jié)構(gòu)質(zhì)量的輕量化，同時(shí)車主對(duì)車輛乘坐舒適程度與可靠程度需求的不斷提升，使得車輛變速器異常噪聲問題更加明顯，控制車輛變速器異常噪聲已經(jīng)變得十分急迫，變速器的振動(dòng)噪聲引起愈來愈多主機(jī)廠的高度關(guān)注。改善車輛變速器的振動(dòng)噪聲控制水準(zhǔn)能夠在很大程度上影響整車的振動(dòng)噪聲水平，所以，探究變速器異常噪聲出現(xiàn)的原因和控制異常噪聲有著十分關(guān)鍵的現(xiàn)實(shí)意義。文章分析了變速器產(chǎn)生異常噪聲的原因，并且對(duì)如何控制變速器異常噪音進(jìn)行了探索。

關(guān)鍵詞：變速器；異常噪聲；控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.033

變速器是整車傳動(dòng)系統(tǒng)里的關(guān)鍵構(gòu)成部分之一，變速器出現(xiàn)異常噪聲將會(huì)直接影響整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的聲音質(zhì)量。車輛NVH振動(dòng)和噪聲標(biāo)準(zhǔn)是估評(píng)車輛性能的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)之一，而且其直接關(guān)系著消費(fèi)者的乘坐感受與車輛行駛的可靠性。想要保證廠家的產(chǎn)品可以在目前激烈的汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)重要地位，就需要各個(gè)主機(jī)廠對(duì)整車的NVH水平提出更高的標(biāo)準(zhǔn)。動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)是整車最為關(guān)鍵的構(gòu)成組分，變速器是動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中重要的傳動(dòng)部分之一，其直接影響了傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)水平與噪聲水平。車輛發(fā)動(dòng)機(jī)處在怠速情況或者是較差環(huán)境下行駛時(shí)，變速器經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生異常噪聲，此噪聲沒有顯著的峰值。這樣的情況會(huì)使得乘坐舒適度變差，致使駕駛員注意力不集中，甚至?xí)檐囕v行駛帶來危險(xiǎn)，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題部位并維修，則很可能會(huì)引致其它新的問題。

1 變速器異常噪聲產(chǎn)生原因分析

車輛變速器是通過各種齒輪構(gòu)成的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中包括了齒輪、齒輪軸、軸承、同步器和箱體等零構(gòu)件。因?yàn)樵O(shè)計(jì)不合理、生產(chǎn)誤差以及裝配環(huán)節(jié)里出現(xiàn)的誤差，同時(shí)還有外部荷載等因素的作用，在變速器工作時(shí)將會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)，向外界反射噪音。變速器噪音是有兩個(gè)部分構(gòu)成的，一個(gè)是固體聲，另外一個(gè)是氣體聲。變速器動(dòng)力傳導(dǎo)過程中出現(xiàn)振動(dòng)，在經(jīng)過齒輪對(duì)、軸荷軸承傳至外部箱體，導(dǎo)致箱體震動(dòng)朝著空氣散射的噪聲叫做固體聲；變速器箱體中的齒輪、軸與軸承的震動(dòng)導(dǎo)致出現(xiàn)噪音，同時(shí)齒輪搗油聲、齒輪運(yùn)動(dòng)擾動(dòng)空氣發(fā)出聲響，齒輪相互嚙合出現(xiàn)的摩擦音等，經(jīng)過變速器箱內(nèi)的氣腔導(dǎo)至箱體外層，繼而傳播到空氣中產(chǎn)生的噪音稱作氣體聲。

1.1 齒輪振動(dòng)引起異常噪聲

變速器的重要噪聲來源是齒輪部分，齒輪在相互嚙合的時(shí)候回出現(xiàn)較多的摩擦與沖突，這些因素是齒輪出現(xiàn)異常噪聲的關(guān)鍵原因。在實(shí)際情況中，齒輪難以避免地會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)偏差與裝配偏差，在荷載的影響下齒輪還可能出現(xiàn)形變，這些客觀偏差與形變干擾了齒輪的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，使得齒輪對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的部位真實(shí)相對(duì)位置出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致齒輪實(shí)時(shí)傳動(dòng)比出現(xiàn)改變，齒輪對(duì)難以恒速穩(wěn)定地轉(zhuǎn)動(dòng)，一會(huì)增速一會(huì)降速，嚙合的齒輪對(duì)間出現(xiàn)相互撞擊與沖突，進(jìn)而出現(xiàn)異常噪聲。

1.2 軸承振動(dòng)產(chǎn)生異常噪聲

變速器滾動(dòng)軸承在運(yùn)行時(shí)，通常是外環(huán)和軸承底座互相接連，兩者位置相對(duì)不變，內(nèi)環(huán)和變速器齒輪軸互相接連，伴著軸一同運(yùn)動(dòng)。因?yàn)檩S承自身的構(gòu)造特征、制造裝配偏差和工作環(huán)節(jié)里產(chǎn)生的問題等出現(xiàn)內(nèi)部力作用，同時(shí)齒輪軸上齒輪等零構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)與力的影響等出現(xiàn)外部力，在軸以恒定速率且在某個(gè)特定的荷載下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)力與外力對(duì)軸承與支座或是變速器外殼構(gòu)成的振動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生作用，讓軸承體系出現(xiàn)震動(dòng)。

1.3 變速器箱體產(chǎn)生噪聲分析

車輛變速系統(tǒng)的外部箱體晃動(dòng)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的難以預(yù)測(cè)隨機(jī)振動(dòng)過程，齒輪軸的反復(fù)性轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)、齒輪對(duì)的相互碰撞振動(dòng)以及軸承移動(dòng)造成的振動(dòng)，這些部件所產(chǎn)生的振動(dòng)響應(yīng)會(huì)通過介質(zhì)傳至變速器箱體上，從而導(dǎo)致變速箱出現(xiàn)隨機(jī)的振動(dòng)與異常噪聲。

2 變速器異常噪音控制探索

2.1 齒輪引起的異常噪音控制

變速器出現(xiàn)異常噪聲的根本在于變速器齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，齒輪結(jié)構(gòu)在內(nèi)力與外力的共同影響下出現(xiàn)振動(dòng)噪聲，為了降低齒輪的動(dòng)態(tài)嚙合力，應(yīng)該盡量避免齒輪系統(tǒng)所接收的合力。變速器齒輪系統(tǒng)受到的外力貢獻(xiàn)主要是發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的扭矩振動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)不僅僅扮演著噪聲源的角色，而且也是變速器的激勵(lì)產(chǎn)生者。然而改變發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造須要付出較高的資金投入和較長(zhǎng)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期，改變了發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造后，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行車輛動(dòng)力系統(tǒng)的適配，廠家出于對(duì)低成本、周期短等因素的考慮，通常情況下不會(huì)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造的改變。所以，齒輪系統(tǒng)的內(nèi)部激勵(lì)就成為了降低變速器異常噪聲的入手點(diǎn)。

2.2 箱體引起的異常噪聲控制

綜合考慮變速器異常噪聲的出現(xiàn)原因與傳播路徑，應(yīng)用阻隔噪聲傳遞的措施能夠在一定程度上控制變速器異常噪聲。根據(jù)已有的研究可知，變速器的外部箱體阻隔了空氣散射噪聲的絕大部分，變速器箱體的共振對(duì)裝備的總噪音有著明顯的影響。因此，對(duì)變速器箱體實(shí)現(xiàn)改裝優(yōu)化，能夠很好地控制變速器噪聲的產(chǎn)生。其中的措施包括了降低箱體機(jī)構(gòu)的柔度、增加箱體外部表層的粗糙度。通過這兩種方式，可以降低噪聲在傳遞過程中能量，增大箱體結(jié)構(gòu)的固有頻率，以此控制變速器產(chǎn)生異常噪聲。

3 結(jié)語

隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，汽車生產(chǎn)廠家的綜合實(shí)力也在逐漸增強(qiáng)，車輛乘坐的舒適度和行駛的安全性成為了評(píng)估汽車制造水平的一項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)，低噪音程度也逐漸變成了汽車的關(guān)鍵性能指標(biāo)之一。因?yàn)閭鲃?dòng)系統(tǒng)的噪聲只低于動(dòng)力系統(tǒng)與廢氣排除系統(tǒng)的噪聲，所以減少變速器總成的噪音也是一輛汽車降噪要求中的重要項(xiàng)目。降低車輛噪音至最低限度是汽車設(shè)計(jì)者與汽車生產(chǎn)廠家一直在追求的重要技術(shù)，變速器總成的噪聲大小也變?yōu)樵u(píng)估變速器品質(zhì)優(yōu)劣的關(guān)鍵指標(biāo)之一。可以說就當(dāng)前情況來講，變速器的質(zhì)量輕化、低噪音化與高載荷承載等要求，已經(jīng)變成未來變速器設(shè)計(jì)的發(fā)展潮流。

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