乘用車嘯叫異響及其改進(jìn)方法研究

周玲

摘要：本文以處理國(guó)內(nèi)某乘用車變速箱附近嘯叫異響問(wèn)題為例，詳細(xì)介紹了解決汽車NVH問(wèn)題每一個(gè)階段的工作內(nèi)容、方法及重點(diǎn)注意事項(xiàng)。通過(guò)有效地解決車輛變速箱附近嘯叫異響問(wèn)題，為今后解決類似汽車NVH問(wèn)題，提供了直接的參考。

Abstract： In this paper， the work content， methods and key points of solving the NVH problem at each stage are introduced in detail by taking the case of dealing with the squeak noise near the gearbox of a domestic passenger car as an example. By effectively solving the problem of squeak and abnormal noise near the vehicle gearbox， it provides a direct reference for solving similar vehicle NVH problems in the future.

關(guān)鍵詞：嘯叫;NVH;參考

Key words： squeak;NVH;reference resources

中圖分類號(hào)：U471.14? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）20-0136-02

0? 引言

隨著人們生活水平的不斷提高，汽車與人們的生活越來(lái)越緊密。大家希望汽車在給人們帶來(lái)交通便利的同時(shí)還能帶給人們愜意、愉悅的感受。因此，對(duì)汽車的舒乘性要求越來(lái)越高。NVH（噪聲Noise、振動(dòng)Vibration及聲振粗糙度Harshness）則是舒乘性非常重要的一項(xiàng)性能指標(biāo)。而嘯叫異響是指汽車在行駛過(guò)程中發(fā)出的非正常聲音，反復(fù)出現(xiàn)的異常噪聲，會(huì)令人感覺(jué)到很厭煩，嚴(yán)重影響汽車NVH性能。因此，有效解決汽車嘯叫異響問(wèn)題具有非常重要的意義。

1? 問(wèn)題描述

某主機(jī)廠設(shè)計(jì)制造的一款乘用車，在開(kāi)發(fā)試驗(yàn)過(guò)程中，駕駛員發(fā)現(xiàn)在車速80km/h左右時(shí)，變速箱附近出現(xiàn)嘯叫異響，尤其在掛5檔（轉(zhuǎn)速1800-2200r/min）和掛6檔（轉(zhuǎn)速1600-2000r/min）時(shí)，噪聲最為嚴(yán)重。該嘯叫異響問(wèn)題對(duì)了整車的NVH性能產(chǎn)生了不良影響。

2? 問(wèn)題分析

為了確定汽車變速箱附近嘯叫噪聲到底是如何產(chǎn)生的，按照工況規(guī)范進(jìn)行整車駕駛試驗(yàn)，并使用LMS的Test.Lab軟件進(jìn)行檢測(cè)分析。對(duì)可能因素逐一排查，以期盡快找到問(wèn)題產(chǎn)生的根源。

測(cè)試是在平坦的路面上進(jìn)行的。測(cè)試工況為5檔和6檔全加速（即5檔WOT和6檔WOT）。并在變速箱一側(cè)、駕駛員右耳側(cè)、后排中央位置以及變速箱各個(gè)支架被動(dòng)端的Y和Z方向安裝傳感器及檢測(cè)裝置。檢測(cè)車輛行駛時(shí)振動(dòng)及噪聲，并反復(fù)采集數(shù)據(jù)，得到轉(zhuǎn)速-頻率雷達(dá)圖。通過(guò)雷達(dá)圖分析發(fā)現(xiàn)，變速箱與其相連的左懸置被動(dòng)端在630Hz處產(chǎn)生共振。5檔嘯叫異響時(shí)，轉(zhuǎn)速2070r/min，18階次;6檔嘯叫異響時(shí)，轉(zhuǎn)速1760r/min，21.6階次，與駕駛時(shí)問(wèn)題相符。通過(guò)查找異響時(shí)階次，確定激勵(lì)源為變速器主減齒輪。最終確定原因?yàn)椋浩囆旭倳r(shí)，變速箱主減齒輪嚙合產(chǎn)生的振動(dòng)與左懸置支架耦合造成共振，導(dǎo)致嘯叫異響。

3? 解決方案

處理汽車NVH問(wèn)題，主要通過(guò)三種途徑：

①降低激勵(lì)源;

②改善傳遞路徑;

③加強(qiáng)聲學(xué)包裝。

解決每一個(gè)NVH問(wèn)題，須從這三個(gè)方面入手。降低變速箱總成激勵(lì)的改進(jìn)方案成本較高且程序復(fù)雜，周期長(zhǎng)。因此，不建議對(duì)變速箱做改動(dòng)。通過(guò)檢測(cè)，已確認(rèn)左懸置與變速箱共振，這是典型傳遞路徑的結(jié)構(gòu)共振。因此從傳遞路徑著手，改善左懸置支架結(jié)構(gòu)及其材料。

3.1 左懸置支架結(jié)構(gòu)改進(jìn)

針對(duì)傳遞路徑的結(jié)構(gòu)共振導(dǎo)致變速箱嘯叫的問(wèn)題，首先對(duì)變速箱左懸置支架進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

從圖1中左懸置支架有限元分析的結(jié)果來(lái)看，支架壁厚整體相對(duì)較薄，容易導(dǎo)致剛度不足，易引起共振。方案一：在左懸置支架部位增加4個(gè)加強(qiáng)筋和一個(gè)擴(kuò)展板，用于提高支架剛度，提升支架模態(tài)頻率，使其遠(yuǎn)離與變速箱共振頻率630Hz，保證車輛在正常行駛狀態(tài)下不被激勵(lì)。左懸置改進(jìn)結(jié)構(gòu)如圖2，同時(shí)將改進(jìn)后模型導(dǎo)入CAE分析軟件。

從方案一CAE分析圖上可發(fā)現(xiàn)，第一種改進(jìn)方案可使左懸置的結(jié)構(gòu)頻率提升到992.6Hz，對(duì)比630Hz共振頻率有所遠(yuǎn)離，但未達(dá)到差距500Hz的目標(biāo)。因而，在方案一的基礎(chǔ)上對(duì)左懸置進(jìn)行第二次結(jié)構(gòu)整改。方案二將左懸置支架上托板兩角及單側(cè)邊沿翻邊，具體左懸置改進(jìn)結(jié)構(gòu)如圖3，同時(shí)將改進(jìn)后模型導(dǎo)入CAE分析軟件。

從方案二CAE分析圖上可發(fā)現(xiàn)，第二種改進(jìn)方案可使左懸置的結(jié)構(gòu)頻率提升到1004Hz，距離共振頻率630Hz更遠(yuǎn)，但是還未達(dá)到差距500Hz的目標(biāo)。因而，在方案二的基礎(chǔ)上對(duì)左懸置進(jìn)行第三次結(jié)構(gòu)整改。方案三將左懸置支架上托板兩邊加焊等厚（3mm）板材，具體左懸置改進(jìn)結(jié)構(gòu)如圖4，同時(shí)將改進(jìn)后模型導(dǎo)入CAE分析軟件。

從方案三CAE分析圖上可發(fā)現(xiàn)，第三種改進(jìn)方案可使左懸置的結(jié)構(gòu)頻率提升到1143Hz，距離630Hz共振頻率超出500Hz，該結(jié)構(gòu)不易與變速箱主減齒輪形成共振，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。最終確定方案三為整改方案。

3.2 左懸置支架材質(zhì)優(yōu)化

通過(guò)改變材料，可提高左懸架支架的結(jié)構(gòu)剛度，從而達(dá)到提升模態(tài)頻率的效果。左懸架支架的常用材料有球磨鑄鐵、鑄鋼和鑄鋁。由于之前左懸架支架采用鑄鋁材質(zhì)，重量輕，容易與變速箱產(chǎn)生共振。因此決定選用球磨鑄鐵或鑄鋼。對(duì)比兩者減振性能，由于球墨鑄鐵的具有石墨顯微組織，更有利于減振。就減振性能而言，鑄鋼可能略遜于球墨鑄鐵，但鑄鋼的綜合機(jī)械性能優(yōu)于鑄鐵，尤其是抗拉強(qiáng)度和抗沖擊性能有明顯優(yōu)勢(shì)。作為連接變速箱和車身的關(guān)鍵部件，左懸置對(duì)整體性能有著更高的要求，因而最終決定了后懸置材質(zhì)由鑄鋁改為鑄鋼。

4? 改進(jìn)效果驗(yàn)證

基于以上改進(jìn)措施，試制了兩個(gè)樣件，進(jìn)行了裝車試驗(yàn)。首先進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)試驗(yàn)，參與試驗(yàn)人員一致認(rèn)為車內(nèi)噪聲得到了大幅改善，同原狀態(tài)相比，車內(nèi)外降噪明顯。而后，利用檢測(cè)裝置對(duì)車輛進(jìn)行了客觀測(cè)評(píng)，測(cè)試結(jié)果表明，左懸置支架經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，車輛行駛時(shí)嘯叫噪音明顯降低，達(dá)到了可以接受的水平，最終確定降噪目標(biāo)達(dá)到。

5? 結(jié)語(yǔ)

在車輛的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到NVH性能問(wèn)題。通過(guò)對(duì)某國(guó)產(chǎn)乘用車的嘯叫異響問(wèn)題的有效解決，總結(jié)了汽車NVH性能測(cè)試、診斷及改進(jìn)的一套技術(shù)流程，為今后處理類似汽車NVH問(wèn)題提供參考。

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