三缸機搭載6AT狀態(tài)下的變速器敲擊的研究

楊超 王君 宋貴濤 高培龍 孫長友

摘 要：文章首先對變速器噪聲產(chǎn)生機理進行研究，了解到變速器敲擊噪聲具有寬頻帶特性，并結合整車NVH試驗測試數(shù)據(jù)進行分析，定位到此次變速器的敲擊噪聲來自輸入軸末端，通過對變速器結構的分析，提出更換驅動板來增加輸入軸和液力變矩器之間的間隙的方法，成功地解決了變速器的敲擊噪聲。

關鍵詞：變速器;NVH;敲擊;試驗

中圖分類號：U463.212? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）22-63-03

Abstract： This paper firstly studies the mechanism of transmission noise， transmission knock noise has wide frequency band characteristics， and analyzes the NVH test data of the whole vehicle， this transmission knock noise comes from the end of the input shaft， through the analysis of transmission structure， the method of replacing drive plate to increase the clearance between input shaft and torque converter is put forward， transmission knock noise is successfully solved.

Keywords： Transmission; Noise vibration harshness; Knock; Test

CLC NO.： U463.212? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）22-63-03

1 引言

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們的生活水平顯著提高，汽車已經(jīng)成為現(xiàn)代城市家庭生活中必不可少的。汽車的出現(xiàn)雖然方便了我們的日常生活，但是同時也帶來了十分嚴重的噪聲污染問題，對人的身體健康造成不良的影響[1]。同時消費者希望乘坐汽車時舒適性越來越高，享受駕駛的樂趣。因此解決汽車的噪聲問題已經(jīng)迫在眉睫。

汽車的噪聲（Noise）、振動（Vibration）、聲振粗糙度（Harshness）簡稱為NVH性能。如今NVH性能是衡量一輛汽車好壞的重要指標。

變速器噪聲是汽車主要噪聲源之一，其中齒輪嘯叫和齒輪敲擊噪聲是最常見的噪聲[2]。嘯叫一般發(fā)生在嚙合承載齒輪上，產(chǎn)生的原因主要是承載齒輪在實際運行過程中產(chǎn)生應力變形，還有齒輪加工誤差、安裝誤差等多因素影響，由此產(chǎn)生齒輪的碰撞和沖擊，形成嘯叫噪聲[3]。齒輪敲擊噪聲一般發(fā)生在嚙合非承載齒輪上，非承載齒輪在旋轉方向上沒有任何約束，當發(fā)動機扭矩出現(xiàn)明顯波動時，非承載零件在正常的工作間隙內產(chǎn)生來回敲打現(xiàn)象，這就是齒輪敲擊噪聲[4]。

2 本文的研究意義和內容

2.1 本文的研究意義

通過對變速器噪聲產(chǎn)生機理進行研究，分析每一種噪聲獨有的特性，以便找到主要的噪聲源。通過振動噪聲測試技術和信號分析處理方法，研究振動和噪聲的頻譜特性，從而分析振動和噪聲產(chǎn)生的原因，找到問題所在，提出相應的對策解決振動噪聲問題。

2.2 本文的主要研究內容

根據(jù)車廠反饋，某車型三缸機搭載6AT變速器存在敲擊噪聲，針對此問題，對該車型進行整車NVH試驗，查找故障原因。通過對變速器各個測點的振動數(shù)據(jù)進行分析，找到敲擊噪聲的產(chǎn)生的源頭，之后根據(jù)實際情況，采取相應整改措施，更換新的零件，重新進行整車NVH試驗，驗證整改方案的有效性。

3 變速器敲擊噪聲的研究

3.1 變速器敲擊噪聲源識別

分別在變速器上一級減速齒輪、液力變矩器及輸入軸末端粘貼3向加速度傳感器，在變速器上粘貼聲壓傳感器。表1是整車NVH試驗行駛工況。

圖1是原機液力變矩器振動colormap圖，圖2是原機輸入軸末端振動colormap圖。從colormap圖可以看出，在液力變矩器測點1800rpm以上，1800～5800Hz出現(xiàn)了一條敲擊的寬頻帶，敲擊振動比較小。在輸入軸末端測點，1200～ 1980rpm并無任何異常現(xiàn)象，在1980rpm以上，變速器開始直結，在1200～6400Hz出現(xiàn)了十分嚴重的敲擊現(xiàn)象，而且此敲擊現(xiàn)象只出現(xiàn)在輸入軸的軸向（輸入軸末端測點X向），因此初步懷疑是變速器輸入軸軸向竄動過大導致的變速器敲擊噪聲。通過對變速器結構進行分析，輸入軸的軸向竄動激勵源來自輸入軸前端液力變矩器，液力變矩器和輸入軸前端通過花鍵相配合，如果液力變矩器的和輸入軸前端接合過于緊密，則液力變矩器軸向竄動會造成輸入軸的軸向竄動。通過更換軸向尺寸小的驅動板，來增大液力變矩器和輸入軸前端的軸向間隙，再次進行整車NVH試驗，來驗證分析的準確性。

3.2 更換驅動板對變速器敲擊噪聲的影響

液力變矩器的軸向定位是通過發(fā)動機飛輪端驅動板來實現(xiàn)的，找到和原機驅動板定位尺寸一致的驅動板，只是厚度相對于原機驅動板有所減小，安裝后會增大液力變矩器和輸入軸前端的軸向間隙。更換完驅動板后進行整車NVH試驗，以驗證想法的準確性。分別在一級減速齒輪、液力變矩器和輸入軸末端粘貼三向加速度傳感器。

圖3是改善后液力變矩器振動colormap圖，圖4是改善后輸入軸末端振動colormap圖。更換驅動板后，從colormap圖可以看出，在液力變矩器測點和輸入軸末端測點，均未看到敲擊寬頻帶，說明敲擊現(xiàn)象已經(jīng)消失，從而驗證了此前想法的準確性，輸入軸末端的敲擊現(xiàn)象就是由于輸入軸前端和液力變矩器接合過緊，導致它們之間的間隙過小，導致在輸入軸末端產(chǎn)生敲擊;更換驅動板后，增加了輸入軸前端和液力變矩器之間的間隙，從而使得液力變矩器的軸向竄動不會傳遞到輸入軸上，沒有激勵源的輸入軸自然不會產(chǎn)生敲擊噪聲。

圖5是變速器近場噪聲對比圖，從圖中可以看出，在變速器直結后，變速器近場噪聲在高頻區(qū)域內十分雜亂，主觀感受就是可以聽見十分明顯的變速器敲擊噪聲，更換驅動板后，在相同的區(qū)域內，變速器近場噪聲變得十分“干凈”，通過聲音診斷技術回放兩塊區(qū)域的聲音，發(fā)現(xiàn)改善后變速器敲擊噪聲消失。

4 總結

本文通過對變速器敲擊噪聲的產(chǎn)生機理進行分析，了解到變速器敲擊噪聲具有寬頻帶特性，從而找到噪聲源來自輸入軸末端;通過NVH測試技術和信號分析確定變速器噪聲的頻譜特性，找到變速器敲擊噪聲是由于輸入軸末端軸向竄動造成的，通過更換驅動板來增加液力變矩器和輸入軸軸向間隙的方法來消除此敲擊噪聲，并得到了十分顯著的效果。

參考文獻

[1] 劉韜韜，劉月蘭.噪聲危害分析[J].兵團教育學院學報，2005.（6）：32- 34.

[2] Gisbert Lechner Harald Naunheimer，Joachim Ryborz.Automotive transmissions[M].Germany，1994，195-202.

[3] 李潤芳，王健軍.齒輪系統(tǒng)動力學——振動、沖擊、噪聲[M].北京：科學出版社，1996，58-69.

[4] Chang-Kook Chae，Kwang-Min Won，Koo-Tae Kang. Measurement of Transmission Rattle Sensitivityand Calculation of Driveline Torsi -onal Vibrationfor Gear Rattle Analysis[J].SAE， 2005-01-1785.