劉 偉，王 杰，邢明星

0 引言

隨著家用汽車(chē)在人們生活中的普及，汽車(chē)需求大大增加，眾多汽車(chē)企業(yè)也如雨后春筍般成立，為了在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中存活，車(chē)企就必須在低成本前提下提高整車(chē)性能。于此同時(shí)顧客對(duì)汽車(chē)的要求也越來(lái)越高，整車(chē)NVH性能越來(lái)越受到顧客重視。變速器作為汽車(chē)主要噪聲源，為了有效降低其由于齒輪嚙合產(chǎn)生的噪音傳入駕駛艙內(nèi)，需要在其“源—路徑—響應(yīng)”進(jìn)行逐一優(yōu)化。本文主要從路徑進(jìn)行優(yōu)化，在低成本，短周期前提下有效降低了變速器齒輪嚙合噪音對(duì)駕駛艙的貢獻(xiàn)，本文針對(duì)某款車(chē)型存在的NVH問(wèn)題展開(kāi)討論，即汽車(chē)在加速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸入轉(zhuǎn)速為2 500 rpm時(shí)，有噪音產(chǎn)生，通過(guò)傳遞路徑分析解決此問(wèn)題。

1 結(jié)構(gòu)噪聲傳遞路徑貢獻(xiàn)量分析原理[1]

車(chē)內(nèi)結(jié)構(gòu)噪聲傳遞路徑如下，見(jiàn)圖1.

圖1 傳遞路徑分析簡(jiǎn)圖

其中Fi為各路徑上問(wèn)題工況下運(yùn)行的載荷（結(jié)構(gòu)振動(dòng)激勵(lì)力），TF為結(jié)構(gòu)噪聲傳遞函數(shù)，則

其中，P為車(chē)內(nèi)目標(biāo)點(diǎn)的響應(yīng)，F(xiàn)i為路徑上激勵(lì)。

如果有n條路徑，則車(chē)內(nèi)總的目標(biāo)點(diǎn)響應(yīng)Y認(rèn)為是各條路徑貢獻(xiàn)量的線性疊加，即

1.1 傳遞函數(shù)TFi獲取

為了得到汽車(chē)振動(dòng)噪聲傳遞路徑中貢獻(xiàn)量較大部位對(duì)車(chē)室內(nèi)噪聲的傳遞函數(shù)TF，需要通過(guò)模態(tài)力錘敲擊動(dòng)力總成與車(chē)身的各個(gè)耦合點(diǎn)得到激勵(lì)Fi，駕駛艙的聲壓為響應(yīng)P，即獲得TFi.

1.2 問(wèn)題工況運(yùn)行下力的獲取

對(duì)TF矩陣求逆，利用測(cè)試得到的路徑上的TF矩陣求逆后，得到路徑的動(dòng)剛度，再乘以相應(yīng)的加速度即可得到問(wèn)題工況運(yùn)行下的力，即

其中 Fn（ω）為運(yùn)行工況下的力，Hnv（ω）為路徑上各個(gè)傳遞函數(shù)TF，av（ω）為運(yùn)行工況下的振動(dòng)加速度。

2 故障排查

針對(duì)引言提到的問(wèn)題工況，整車(chē)加速過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)輸入轉(zhuǎn)速為2 500 rpm時(shí)，存在變速器齒輪噪音，利用LMS.Test.Lab.SCADS數(shù)據(jù)采集前端對(duì)問(wèn)題車(chē)輛進(jìn)行客觀測(cè)試分析，齒輪嚙合噪聲在該轉(zhuǎn)速段出現(xiàn)明顯峰值，對(duì)應(yīng)齒輪嚙合頻率為330 Hz左右。

3 結(jié)構(gòu)噪聲傳遞路徑貢獻(xiàn)量測(cè)試及分析

圖2分別采集路徑上如：懸置、副車(chē)架、驅(qū)動(dòng)半軸等路徑，通過(guò)傳遞路徑貢獻(xiàn)量分析，發(fā)現(xiàn)右驅(qū)動(dòng)半軸部位在該轉(zhuǎn)速范圍貢獻(xiàn)量最大，需要對(duì)半軸部位進(jìn)行模態(tài)測(cè)試，確定共振具體部位。

圖2 貢獻(xiàn)量分析結(jié)果

4 模態(tài)測(cè)試分析[2]

通過(guò)模態(tài)測(cè)試，右驅(qū)動(dòng)半軸模態(tài)頻率為340 Hz，與齒輪嚙合頻率耦合，為共振部位，通過(guò)不動(dòng)點(diǎn)理論[3]計(jì)算動(dòng)力吸振器參數(shù)，并完成增加吸振器半軸試制及模態(tài)測(cè)試，對(duì)比結(jié)果見(jiàn)圖3、圖4.

圖3 增加吸振器前后半軸

圖4 模態(tài)對(duì)比結(jié)果

5 優(yōu)化效果驗(yàn)證

對(duì)右驅(qū)動(dòng)半軸增加動(dòng)力吸振器整車(chē)進(jìn)行整車(chē)測(cè)試，并與優(yōu)化前原始狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比，在問(wèn)題轉(zhuǎn)速范圍齒輪嚙合噪聲在駕駛艙貢獻(xiàn)降低8 dB（A）左右，主觀評(píng)價(jià)效果達(dá)到可接受水平。見(jiàn)圖5.

圖5 對(duì)比結(jié)果

6 結(jié)論

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)凍結(jié)情況下從激勵(lì)源（本例為變速器）解決噪聲問(wèn)題是很困難的，如要提高齒輪加工精度，對(duì)加工工藝要求嚴(yán)格，成本高。本例基于傳遞路徑貢獻(xiàn)量分析快速找到路徑上問(wèn)題源，通過(guò)模態(tài)測(cè)試、模態(tài)修改，增加動(dòng)力吸振器對(duì)問(wèn)題源進(jìn)行了消峰、移頻優(yōu)化，消除共振，有效解決了齒輪嚙合噪音大的問(wèn)題，為系統(tǒng)解決變速器齒輪嚙合噪聲問(wèn)題提供了可借鑒經(jīng)驗(yàn)。

[1]劉東明，項(xiàng) 黨，羅 清，等.傳遞路徑分析技術(shù)在車(chē)內(nèi)噪聲與振動(dòng)研究與分析中的應(yīng)用[J].噪聲與振動(dòng)控制，2007，27（4）：73-77.

[2]海傖（比利時(shí)）.模態(tài)分析理論與試驗(yàn)[M].白化同，郭繼忠，譯.北京：北京理工大學(xué)業(yè)出版社，2001.

[3]背戶一登著.動(dòng)力吸振器及其應(yīng)用[M].任明章，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.