郭 利，黃道業(yè)

（安徽國防科技職業(yè)學(xué)院 機(jī)械工程系，六安237011）

0 引 言

變速器是汽車的核心部件之一，變速器的NVH（Noise、Vibration、Harshness）性能對(duì)汽車整車的振動(dòng)、噪聲有較大影響［1］.因此，對(duì)于變速器的NVH研究成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn).由于受到各種因素的影響，國內(nèi)NVH的研究與發(fā)到國家存在一定的差距.作者在基于國內(nèi)外變速器NVH研究的基礎(chǔ)上，并結(jié)合企業(yè)實(shí)際變速器的產(chǎn)品開發(fā)，提出了可行的變速器NVH試驗(yàn)研究的方案［2，3］，如圖1所示.驗(yàn)證并改進(jìn)了變速器NVH性能，提高了整車乘坐舒適感.

圖1 變速器NVH測(cè)試流程

1 變速器NVH測(cè)試試驗(yàn)

1.1 變速器NVH目標(biāo)值測(cè)試

NVH目標(biāo)值就是試驗(yàn)的實(shí)際測(cè)量值，目標(biāo)值與企業(yè)的標(biāo)桿值進(jìn)行比較，目標(biāo)值達(dá)到或者優(yōu)于標(biāo)桿值就是合格的.聲壓級(jí)是對(duì)噪聲客觀量度的一個(gè)常用指標(biāo)，其定義為將待測(cè)聲壓有效值p（e）與參考聲壓p（ref）的比值取常用對(duì)數(shù)，再乘以20，一般用符號(hào)SPL表示，即SPL＝20＊LOG（10）［p（e）／p（ref）］.本次試驗(yàn)以某公司的一款實(shí)際變速器為實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行試驗(yàn)研究，采用噪聲聲壓級(jí)的大小來分析，噪聲量級(jí)采用A計(jì)權(quán)的方式來表達(dá)［4］.

選擇恰當(dāng)?shù)臏y(cè)試點(diǎn)后進(jìn)行測(cè)試設(shè)備的選擇和連接，進(jìn)行信號(hào)采集和分析.在不同轉(zhuǎn)速情況下對(duì)各檔位加速實(shí)際工況的振動(dòng)噪聲進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)量.信號(hào)采集完成后，利用Head Artemis軟件進(jìn)行Level vs Time分析［5］，分析結(jié)果如圖2所示.

圖2 不同檔位加速時(shí)（A計(jì)權(quán)）聲壓級(jí)

1.2 結(jié)果分析與噪聲源測(cè)試

由圖2可知，隨著轉(zhuǎn)速的升高，變速器的噪聲越大.而且，經(jīng)比較可知，對(duì)于變速器齒輪，速度每增加一倍，噪聲增大約6～8dB.與企業(yè)的標(biāo)桿值相比，發(fā)現(xiàn)變速器的噪聲值偏高.而且，測(cè)試時(shí)利用Head Artemis軟件進(jìn)行回放，發(fā)現(xiàn)三檔加速時(shí)有比較明顯的不正常的聲音.結(jié)合測(cè)試數(shù)據(jù)，通過測(cè)試小組人員綜合討論和分析［6］，認(rèn)為是三檔齒輪傳動(dòng)對(duì)存在問題，決定利用先進(jìn)的Mdesign軟件對(duì)三檔齒輪對(duì)進(jìn)行嚙合仿真分析.

MDESIGN是由德國德累斯頓大學(xué)開發(fā)的專業(yè)齒輪、齒輪系統(tǒng)設(shè)計(jì)、優(yōu)化、分析軟件.它基于有限元理論，考慮軸的彎曲，軸承的油隙，軸系的布置等齒輪真實(shí)的嚙合情況，準(zhǔn)確模擬齒輪間的接觸情況，做到精確設(shè)計(jì)和分析.一般可通過接觸應(yīng)力分布圖、傳遞誤差，振動(dòng)頻譜，軸彎曲狀態(tài)等等來評(píng)價(jià)齒輪嚙合的質(zhì)量.圖3為三檔齒輪對(duì)主動(dòng)齒輪接觸應(yīng)力分布圖.

如圖3所示，寬度方向?yàn)辇X形方向所受載荷，長(zhǎng)度方向?yàn)辇X向方向所受載荷.由圖3可知，節(jié)圓附近中間載荷比較大，齒向方向由于軸變形造成一端偏載.邊緣的鋸齒說明斜齒輪剛接觸時(shí)齒頂受載荷比較大.因此，三檔齒輪對(duì)存在嚴(yán)重的載荷分布不均，產(chǎn)生了較大的振動(dòng)和噪聲，影響了變速器整體的NVH性能.

圖3 改進(jìn)前接觸應(yīng)力分布圖

1.3 改進(jìn)措施及對(duì)比驗(yàn)證

經(jīng)分析知，嚙合質(zhì)量較差的三檔齒輪對(duì)為噪聲源，必須加以改進(jìn).采用Mdesign軟件對(duì)三檔齒輪對(duì)進(jìn)行微觀的齒廓修形和齒向修形.改進(jìn)后接觸應(yīng)力分布圖如圖4所示.

圖4 改進(jìn)后接觸應(yīng)力分布圖

由圖4可知，齒形方向載荷過渡平穩(wěn)，齒向方向經(jīng)過鼓形修齒后，偏載大大減輕.載荷分布系數(shù)減小到了1.115.

根據(jù)上述所述的變速器NVH目標(biāo)值測(cè)試方案，對(duì)改進(jìn)后的變速器進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試.試驗(yàn)分析結(jié)果如圖5所示.

圖5 改進(jìn)后不同檔位加速時(shí)（A計(jì)權(quán)）聲壓級(jí)

將圖2和圖5中各工況聲壓級(jí)取均值進(jìn)行比較，如表1所示.

表1 改進(jìn)前后聲壓級(jí)結(jié)果比較

由表1知，改進(jìn)后聲壓級(jí)在各工況下都有所降低，說明對(duì)變速器的改進(jìn)是有效果的，而且也說明三檔齒輪對(duì)嚙合問題是影響變速器振動(dòng)噪聲的一個(gè)重要因素.最終，改進(jìn)后的變速器也得到了企業(yè)的認(rèn)可.

2 結(jié)束語

作者在基于國內(nèi)外變速NVH研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合企業(yè)實(shí)際需求，按照設(shè)計(jì)的變速器NVH測(cè)試流程，對(duì)實(shí)際變速器進(jìn)行了測(cè)試和分析，并提出改進(jìn)措施，改進(jìn)后變速器NVH性能得到一定改善，提高了整車乘坐舒適感，得到了企業(yè)的一致肯定.

［1］ 張國寧，李洪亮，夏仕超，夏洪兵.車身NVH性能有限元分析與實(shí)驗(yàn)分析對(duì)標(biāo)［J］.湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，26（1）：10－12.

［2］ 田 靜.基于NVH的客車開發(fā)構(gòu)想［J］.汽車科技，2012（3）：4－7.

［3］ 謝 彥.某型轎車變速器嘯叫的實(shí)驗(yàn)分析［J］.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，2009：17－25.

［4］ 郭 棟.汽車變速器噪聲特性研究［J］.重慶：重慶理工大學(xué)汽車學(xué)院，2010：18（3）：9－11.

［5］ 謝 彥，唐進(jìn)元，龔為倫.汽車變速器振動(dòng)嘯叫噪聲實(shí)驗(yàn)研究［J］.現(xiàn)代制造工程，2009，（5）：65－67.

［6］ 呂 兵，彭天河.齒輪嚙合原理在解決變速器異常噪音上的應(yīng)用［J］.機(jī)械，2009，35：28－29.