淺談降低輕型汽車機械變速器噪聲的設計措施

張晶

【摘要】隨著社會主義市場經濟的快速發展，我國城市化進程不斷加快，與此同時，我國交通運輸行業也迎來發展的高峰期。尤其是最近一段時間，國內汽車有如雨后春筍般涌現出來，但同時也帶來許多問題，比如，噪音污染、空氣污染等，不光會影響人們的正常工作與生活，嚴重的話，還會危及人們的生命健康。其中，汽車噪聲對人們帶來的影響最大，這就要求對其引起重視。據調查研究顯示，汽車之所以會出現噪音，主要來源就是汽車變速器。以下對降低輕型汽車機械變速器噪聲的設計措施展開探討和分析，并對其進行了闡述。

【關鍵詞】輕型汽車；機械變速器；噪聲；設計措施；闡述

【中圖分類號】U463.212 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）12-0282-02

伴隨科學技術的飛速發展，國內交通事業取得顯著發展成效，交通工具越來越多。其中，最受青睞的就屬汽車，其在交通工具中所占比重也越來越大，隨之而來的噪聲污染也日益嚴峻，并一度成為居民廣泛關注的對象。這是因為汽車噪聲污染已嚴重影響到人們的日常生活。而出現噪音污染的根源就是變速器，所以，就應從降低變速器噪音方面著手，重點是齒輪嚙合噪聲。

一、汽車機械變速器產生噪音的原理

變速器主要是由箱體、軸承以及傳動軸等構成的，可實際上，部分零件在制造過程或多或少都會存在一些誤差，而且，還會受到外界因素的干擾。以至于變速器在工作時，其他零件就會產生振動，噪音也就隨即而來。針對上述現象，可將噪音分為以下形式：第一，箱體內的齒輪發出噪音；第二，箱體與其零部件出現振動而產生的噪音。

1.齒輪系統出現噪音的原因

當齒輪組進行傳動時，由于齒輪在制造過程中出現誤差，致使嚙合沖擊過大，進而產生振動，而該振動又會通過軸承，將噪音傳到箱體。由此可見，噪音傳遞的方法主要有兩種，分別是：齒輪表面出現的噪音、齒輪系統各部分之間產生的噪音。這表明，齒輪系統是汽車機械變速器產生噪音的源頭。

2.箱體振動產生噪音的原理

汽車變速器之所以會出現振動，主要是由旋轉轉動、軸承等影響的。一旦上述振動傳到箱體，變速器就會隨機振動。而且，當軸和箱體出現共振時，就會出現較大噪音。

二、對降低輕型汽車機械變速器噪聲的設計措施進行分析

1.對齒輪的結構設計進行優化

（1）合理控制齒輪副的側隙

由于側隙大小會直接影響到齒輪副產生的噪音，尤其是汽車載荷量較低時，齒輪副嚙就有可能會出現沖擊，進而產生敲擊聲；可當汽車荷載量較大時，齒輪嚙合的沖擊力就會增強，此時，就會出現巨大聲音。當然，也不是側隙小就可以，這是因為齒輪組在制造時會出現誤差，一旦齒輪在運行過程中出現熱變形，就會產生更大的噪聲，甚至還會影響汽車的整個運行。

（2）齒輪的齒形與齒向必須科學設計

當生產汽車變速器時，齒輪圖紙都會明確齒輪的方向，也就是說，當齒輪的運行方式出現變化時，修形齒輪的方法也會相應發生改變，所以，就應事先明確好修形齒輪的基本要求。當然，最為直接的方式就是實驗。借助實驗，就可得出齒輪的齒形與齒向。一般情況，修形齒輪的方法有以下幾種：（1）齒頂齒緣，也就是齒輪的齒頂，而需要修緣的齒形為直線；（2）修正漸開線齒。其和之前設計的漸開線相比，齒頂與齒根的漸開線比較短，且齒高方向大多為凸形，當然，具體情況還需要具體進行分析。（3）修正齒向。通常情況，沿著輪齒齒長方向的為鼓形齒，但大多數的輕型汽車其變速器齒輪凸量為0.005-0.13mm。

（3）齒輪的設計參數

當齒輪的重疊系數增加時，就能降低該齒輪產生的噪音。但要是齒輪副的重疊系數超過1，那嚙合區的受力情況就會發生變化，且還比受力大小大，將近有2倍左右。而當輪齒嚙合時，輪齒承受的交變載荷也會隨機發生變化，而且，還會定期產生振動出現噪音。一旦重疊系數增大時，輪齒對數也會立即增加，反之，齒輪對數就會相應減少。

2.對箱體的降噪設計進行優化

變速器的箱體其本身并不會產生噪音，但變速器產生的噪音大部分卻是箱體傳來的。也就是說，箱體結構會直接影響到噪聲值的大小。假如在開發變速器時，首先是對箱體的設計進行優化，那將會取得較好的降噪效果。具體有以下幾種表現形式：第一，箱體的厚度必須設計好。這就要求制造箱體的材料必須合適。就比如部分摩托車，其在設計低噪聲變速器時，就是通過增加厚度的方法來提高振動頻譜，并適當加大抗彎截面的相關系數，以達到提高結構剛度的目的，進而實現降噪。只不過，該種方法運用的比較少。這是因為箱體的厚度一旦增加，就意味著生產廠家需要投入更多的成本，故許多生產汽車變速器的廠家不會選取該種方法。現如今，運用范圍最為廣泛的就屬鋁合金。而其不足就在于吸振阻壓的性能較差。所以，就需要改變鋁合金的性能，比如，可以嘗試在鋁合金中適當加入添加劑，以達到降噪的目的。第二，對箱體的點質量進行優化。通過對箱體的點質量進行優化，以此來改變筋的位置，進而起到降噪的效果。通常情況，可通過加長箱體側面的方法來達到降噪的目的。第三，適當改變箱體的幾何形狀。將幾何模型當成設計變量，并對箱體結構的形狀進行優化，以此來改變箱體的布局，爭取讓局部凸出，以起到降噪的效果。通常情況，該種方法也不會被采用。第四，設計域點聲壓的優化。一般情況，運用最普遍的修改方法就是結構拓撲。而且，目標函數只分為兩種情況：其一，減少域點某一頻率段的聲壓，并以此達到降噪的目的；其二，減少設計域點某一頻段結構輻射聲能量的平均值。

3.增加軸的剛性

如果想要達到降噪的目的，就需要嚴格依照以下步驟來實施。起初，必須選取剛度適中的軸承，如此一來，不光能減少軸與軸承之間產生的振動，而且，還能降噪。這表明，軸與軸承之間產生的振動也是汽車出現噪聲的根源之一。所以，在設計軸時，不允許干擾齒輪的正常運行，而應在此基礎上增強軸的剛度。通常情況都會用滾柱錐軸承，由于其剛度比較大，而且，錐軸承發生的噪音也比較小。由此可見，滾柱錐軸承產生的振動比齒輪嚙合激振的敏感度要低的多。除此之外，軸承的精度也能對汽車變速器帶來影響。因而，許多汽車生產廠家都會選用普通的軸承來降噪。但實際上，高級軸承的降噪效果更好。

三、結語

綜上所述，最近幾年來，隨著市場經濟的快速發展，我國汽車行業呈現逐步增長趨勢，與此同時，人們也開始對汽車的性能提出更嚴格的要求。其中，汽車噪聲大小也發展成為評價汽車性能高低的重要指標。而降低汽車噪聲的主要措施就是降低汽車機械變速器噪聲，如上文所述，雖然已取得初步進展，但還需深入開展研究。

參考文獻

[1]閆常祿.降低輕型汽車機械變速器噪聲的設計措施[J].科技展望，2015，25（10）：49+51.

[2]宋克輝，白會濤.降低輕型汽車機械變速器噪聲的設計措施[J].科技創新導報，2011（28）：5.

[3]吳修義.降低輕型汽車機械變速器噪聲的設計措施[J].輕型汽車技術，2012（01）：22-26.endprint