提升變速器EOL齒輪特征階次的方法

趙衛偉

柳州上汽汽車變速器有限公司 廣西柳州 545006

在手動變速器生產過程中，所有總成在終下線（EOL）時都會進行NVH測試，并通過設定既有門限加以判定總成是否合格。而其中有一些變速器因為存在嘯叫問題再返廠復校，NVH工程師很難將故障總成有效地從合格總成中剔除。因為故障總成的齒輪特征階次信號并沒有那么突出，如果進行攔截將導致大量的誤攔。因此，從所有有效的提示齒輪的特征階次，將其從合格總成中精準找到，并有效隔離，是NVH工程師需要考慮的。

提升變速器總成EOL臺架齒輪特征階次信噪比方法

齒輪的特征階次類似于特征頻率，總成一旦裝配好，它的所有特征信息就已經無法改變。作為EOL臺架端提示特征階次的辦法無外乎優化所測試的工況，盡量體現整車工況，或者是優化EOL的NVH考核測試點，使齒輪特征信息在過度衰減前被測試傳感器所捕獲，從而提示齒輪特征信息的信噪比。同時，這些過程不能影響生產。

1.使用優化工況的辦法提示齒輪特征階次

EOL臺架測試的程序由PLC控制各個工況進行。調查發現，原某型變速器總成，原有工況是借用老產品的空載校驗工況加以改善得來。其校驗節拍長、加載扭矩低，不能很好地擬合整車車速（見表1），而實際用戶充分使用的轉速和車速見表2。兩者存在部分差距，具體如圖1所示。即便通過工況優化也很難完全符合整車工況需求，EOL 測試臺架是產品一致性檢測，其測試工況應盡可能地匹配整車實際使用工況，但很難保證完全一致。

圖1 某型號變速器總成原測試工況和推薦工況

表1 某型號變速器總成原有校驗工況及對應車速

表2 某型號變速器總成校驗工況推薦

通過比較，推薦的兩種工況僅在滑行工況下略有差異，考慮到實際駕駛習慣中消費者不大可能在發動機降速到1000r/min時才換擋，并結合實際生產對節拍的要求，最終選擇了推薦工況2進行驗證。

采用同一總成對優化工況前后的EOL測試數據對比，發現新工況下對應齒輪特征階次的絕對值影響不大，而且能夠降低背景噪聲，使齒輪的特征階次凸顯出來。如圖2所示，齒輪特征階次32ord峰值變動很小，但是其正負2ord邊帶下降了近5dB，有效地凸顯了齒輪的特征階次。

圖2 不同工況下齒輪特征階次對比

使用新工況能有效地降低背景噪聲，從而使齒輪特征階次略有凸顯，但是如何使變速器齒輪特征階次的絕對值增加，從而提升特征階次的信噪比呢？接下來提出了在新工況的基礎上進行了測點優化的驗證。

2.關于使用優化測點的辦法提示齒輪特征階次

經調查，原有EOL測點并沒有針對具體的變速器結構加以特別考慮，更多的是從EOL臺架便捷性和通用性方面加以實現。原有測點測試的位置在該變速器總成的軸承箱壁上，位于變速器中部，而相關的測試經驗和技術推薦更多的是作為軸向支持的軸承座附近[1，2]。這樣齒輪嚙合信息直接通過軸體傳遞到軸承，再由軸承外圈直接傳遞到軸承座殼體上，被振動傳感器直接捕獲，省去了在殼體面的輻射和傳遞過程。理論上增加了齒輪嚙合的特征階次能量，有效降低了背景噪聲的引入。

如圖3所示，原測點在變速器中部，由齒輪嚙合產生的振動到被傳感器捕獲需要經過軸承座殼體，而新測點在軸承座殼體直接捕獲。有效減少了殼體對振動的傳遞效益，更加利于EOL臺架NVH測試系統的測試和分析。

圖3 新測點在實物和數模上位置

采用同一總成在優化測試采樣點前后的EOL測試數據對比，發現新測點下對應齒輪特征階次的絕對值略有增加，而且能夠降低背景噪聲，使得特征階次凸顯出來。如圖4所示，齒輪特征階次32ord峰值略有增加，但是其正負2ord的邊帶下降了近7dB，有效凸顯了齒輪的特征階次。

圖4 不同測試采樣點齒輪特征階次對比

結語

本文通過將EOL臺架的NVH測試工況向整車正常駕駛工況靠攏，通過NVH采樣測點的優化，不僅提升了變速器總成齒輪特征階次的絕對值，而且有效地降低了背景噪聲，有效提升了特征階次的信噪比，為有效分離故障總成和合格總成提供了更加寬裕的操作空間，使得產品質量和生產FTQ有效的平衡。

雖然通過改測點和改工況，有效提升了齒輪特征階次的信噪比，但是無法鎖定特征階次與齒輪參數的對應關系。所以接下來，在此基礎上還應探索如何快速鎖定特征階次故障與齒輪參數的關系。