乘用車傳動系統NVH性能研究分析綜述

王坤祥

摘 要：汽車NVH性能作為最重要的整車性之一，直接對車輛的舒適性和聲品質產生影響。通過對車輛傳動系的NVH問題進行探究，文章總結其典型振動問題與噪聲現象的特征及產生機理以及現階段國內外研究進展，為進一步研究和解決相關問題提供參考和指導。

關鍵詞：車輛傳動系;舒適性;振動;噪聲

中圖分類號：U461.4? 文獻標志碼：B? 文章編號：1671-7988（2020）17-241-02

Research Status of NVH Performance of Passenger Vehicle Transmission System

Wang Kunxiang

（Chongqing Vehicle Test&Research Institute Co Ltd， Chongqing 401122）

Abstract： Automotive NVH performance is one of the most important parts of vehicle performance， directly affecting the comfort and sound quality of the car. Summarize the difficulties of the NVH problem related to the automotive transmission system， the characteristics and generation mechanism of typical vibration and noise phenomena， and the research progress at home and abroad， and provide necessary information and guidance for the related work in the domestic automotive engineering field.

Keywords： Automotive drive train; Comfort; Vibration; Noise

CLC NO.： U461.4? Document Code： B? Article ID： 1671-7988（2020）17-241-02

引言

汽車NVH（Noise，Vibration and Harshness）性能是評價一個企業乃至一個國家在該領域的設計水平和制造工藝的關鍵性指標[1]。隨著科技進步、各國出臺法規對噪聲限制的嚴苛和為滿足用戶對舒適性的要求，使得各車企將改善車輛NVH性能作為提升產品競爭力的一個極其重要的指標。

車輛傳動系其主要功能是將發動機產生的動力通過自身組件（如：離合器或液力變矩器、變速器、主減速器、差速器、半軸、車輪等），傳遞到驅動車輪。車輛行駛時會受到發動機激勵（扭矩波動）、傳動系激勵經懸置傳遞到車身，同時還會路面激勵等。當車輛的固有頻率與受外界激勵的頻率吻合就會形成共振，從而傳動系的NVH研究越來越被人們所關注。

1 傳動系NVH問題及現象

車輛NVH研究主要從激勵、傳遞路徑和響應這三個方面著手，目前的解決方法或優化方式主要是通過減少到車身的激勵，關注點位置隔振降噪和優化傳遞路徑特性來實現。

對車輛的傳動系的NVH分析，發動機作為整個傳動系的主要噪聲源。動力系統產生的扭轉振動經傳動系各組件進行傳遞，最終傳遞到輪胎;同時，傳遞過程中各組件的振動經車輛懸掛系統傳遞到車身。對后輪驅動的汽車，傳遞過程還包括傳動軸和后橋。如果在這個傳遞過程中只要有一個環節發生共振，都會對車廂內噪聲形成一個較大的貢獻量0。

2 傳動系NVH研究現狀

作為傳動系典型NVH問題的研究主要包括：起步時離合器顫振、齒輪敲擊、變速器嘯叫、制動時顫鳴等現象。

Liu X L等人0]通過探究車輛加速噪聲形成機理，建立離合器多自由度扭振模型，通過仿真和試驗驗證證實了模型的有效性，取較為有效的離合器動力學的優化方法。吳虎威等人0通過對車輛爬行工況下發生的嚴重變速器齒輪敲擊的現象進行研究，在傳統的從動盤式扭轉減振器的基礎上設計出了一種新型三級剛度扭轉減振器;簡述其工作原理，通過專用臺架測試得到該新型三級剛度扭轉減振器扭矩的傳遞特性，并通過安裝在實車上進行道路試驗;探究表明，該新型三級剛度扭轉減振器不僅解決了車輛在爬行工況下傳動系統劇烈的扭轉振動現象，還有效的改善了變速器齒輪敲擊現象。

變速器嘯叫能夠直觀被乘員感知，有非常鮮明特征：一般形成于工作承載齒輪副;與相互嚙合的輪齒數相關，頻帶較寬，階次特噪聲顯著;當箱體和齒輪軸系固頻率吻合，形成共振，加大變速器嘯叫0。施全等人0通過NVH臺架試驗，采用階次分析的方法識別出產生嘯叫的主要激勵源是齒輪副的嚙合沖擊。顧健華0對進行變速器多種特定工況下的輪齒嚙合斑點臺架測試，結合理論進行優化。采用Masta軟件，仿真結果與測試幾乎一致，通過齒形微觀修形，調整齒輪的螺旋角、壓力角、鼓形量和齒頂修緣等參數，進行仿真計算，取得降低齒輪傳遞誤差和接觸應力最優解;將最優解制樣和整車驗證測試，對比可得優化后車內嘯叫有明顯改善，聲品質有顯著提高。

汽車制動顫鳴現象產生機理主要發生在30km/h的車速下和500Hz以內，常見于起步或制動，盤式制動器與摩擦片之間處于粘合運動和滑移運動情況下，該振動通過懸架等路徑傳遞至車內，由此引起車內的振動與噪聲，而形成汽車的制動顫鳴現象0。Katsuva Okayama等人0測試了兩種具有不同摩擦系數的制動器對車身振動的情況，得到：制動器的定子（摩擦塊）與轉子（制動盤）表面間動、靜摩擦系數差值?μi較大，形成的粘滑運動是引起車內顫鳴噪聲的主要原因。Jang H等人0測試了29種不同制動摩擦材料對?μi的影響，通過改變摩擦材料屬性來降低顫鳴現象。徐煒卿等人0深入分析了制動壓力和制動初始速度大小對制動顫振持續時間以及強度的影響，進一步細化了制動器模型，探究了參數輸入和制動器的摩擦特性對制動顫振的權重。

隨著行業加大對整車NVH方向的大力投入，國內外對傳動系NVH的探究也越來越深入，由最初的機理分析，簡化模型仿真，衍生到搭建研究對象更精細，參數更全面，更接近工程實際的動力學模型;同時引進新的方法和開拓新的視界，增加了主動控制方法和傳動系部件結構新的設計理念。

3 結語

對解決傳動系NVH典型的問題的技術發展趨勢，可得到的結論：

（1）總結了汽車傳動系NVH典型的問題并分析了其產生機理，介紹了國內外的研究現狀并提出了針對該問題所解決的方法。

（2）汽車NVH的研究中采用大量的CAE分析，本文沒有詳細對CAE建模就進行介紹。為了確保搭建模型的有效性和理論的適用性，針對不同頻段建立不同模型。

（3）目前對制動顫鳴的研究還是停留在機理研究，初步共識主要是盤式制動器和摩擦片之間的粘-滑運動產生，沒有有效和精確的數學模型或力學模型;后續對制動顫鳴研究進行建模時，還需考慮輪胎和路面模型。

參考文獻

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