汽車變速器隔音減振裝置總成的設(shè)計(jì)

張海濤

（法士特汽車傳動(dòng)工程研究院，陜西 西安 710119）

汽車變速器隔音減振裝置總成的設(shè)計(jì)

張海濤

（法士特汽車傳動(dòng)工程研究院，陜西 西安 710119）

本文就駕駛員在對(duì)換檔桿進(jìn)行操作的過(guò)程中，換檔桿振動(dòng)幅度和噪音較大，而設(shè)計(jì)了一種新型的隔音減振裝置總成，對(duì)其設(shè)計(jì)原理和應(yīng)用進(jìn)行了詳盡的分析，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，最終設(shè)計(jì)出了一種全新的隔音裝置總成。

隔音；振動(dòng)；換檔桿；阻尼；剛性沖擊

CLC NO.:U461.6Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)08-66-03

引言

隨著汽車技術(shù)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)汽車的質(zhì)量和可靠性要求日益提高。降低汽車振動(dòng)和噪聲是提高汽車產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段，可有效提高汽車工作的平順性，延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命。同時(shí)，隨著汽車保有量的大幅增加，汽車噪聲污染日益嚴(yán)重，汽車噪聲控制對(duì)于環(huán)境保護(hù)具有重要意義。隨著我公司的發(fā)展和壯大，重型車市場(chǎng)2007年市場(chǎng)占有率已經(jīng)達(dá)到90%，公司幾十種系列的變速器為國(guó)內(nèi)所有重型汽車企業(yè)配套。盡管公司已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但我們的產(chǎn)品還有許多問(wèn)題需要進(jìn)一步完善。從服務(wù)科的售后報(bào)告和顧客的反應(yīng)中我們發(fā)現(xiàn)：在這些問(wèn)題中，關(guān)于換檔桿振動(dòng)幅度過(guò)大和由此引起的汽車噪音的問(wèn)題是一類反映較多的問(wèn)題。由于換檔桿的振動(dòng)和剛性沖擊噪音，會(huì)對(duì)駕駛員的操作造成一定的負(fù)面影響。為了使這一狀況得到改善，使我們的產(chǎn)品能夠更好的適應(yīng)用戶操作，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種全新的隔音減振裝置總成。

1、原理分析

機(jī)械式傳動(dòng)系通常由具有起步功能的離合器裝置、改變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)距及方向的變速器裝置、將扭矩傳給夾角可變且允許傳動(dòng)軸伸縮的萬(wàn)向傳動(dòng)裝置、能降速增矩的主減速裝置及將扭矩分配給多個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪的差速裝置等構(gòu)成。

在整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中，諸多原因造成了系統(tǒng)的振動(dòng)和噪音，下面我們就駕駛員在掛檔過(guò)程中，換檔桿的振動(dòng)幅度過(guò)大，以及由此而引起的噪音進(jìn)行分析。

如圖1所示，在整車系統(tǒng)中，駕駛員通過(guò)對(duì)換檔桿a的操作直接進(jìn)行掛退檔。

由于換檔桿a與換檔撥頭b之間是剛性連接的，當(dāng)駕駛員對(duì)換檔桿進(jìn)行操作時(shí)，換檔撥頭b推動(dòng)檔位導(dǎo)塊c移動(dòng)，從而完成掛退檔。在這一過(guò)程中，由于各連接件之間均為剛性接觸，故而在掛退檔的操作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生剛性沖擊，從而

導(dǎo)致?lián)Q檔桿a的振動(dòng)。如果換檔桿的振幅過(guò)大，會(huì)對(duì)駕駛員的駕駛造成很大的不便。

在汽車行駛過(guò)程中，由于路面的平整度問(wèn)題，汽車會(huì)在路面上發(fā)生一定的顛簸，這將造成車體發(fā)生一定的振動(dòng)。由于汽車傳動(dòng)系大部分連接件均為剛性件，產(chǎn)生的振動(dòng)幅度較大，這些振動(dòng)通過(guò)一系列傳播同樣會(huì)造成駕駛員身邊換檔桿的振動(dòng)。

2、分析設(shè)計(jì)

阻尼減振降噪技術(shù)是國(guó)內(nèi)外普遍采用的振動(dòng)噪聲控制技術(shù)，就是將高阻尼的材料附著在結(jié)構(gòu)件表面，通過(guò)耗散結(jié)構(gòu)件的能量達(dá)到減振目的。

獨(dú)立結(jié)構(gòu)輸人能量后產(chǎn)生能量E，它們之間具有如下關(guān)系：

式中：Em為輸入能量；

E為產(chǎn)生的能量；

η為結(jié)構(gòu)耗散因子。

可以通過(guò)增加阻尼來(lái)提高結(jié)構(gòu)的耗散因子，若將結(jié)構(gòu)耗散因子由η增大至1η，則由此而產(chǎn)生的降噪分貝數(shù)為：

如何控制換檔桿的振動(dòng)幅度，使其在一個(gè)合理的范圍內(nèi)晃動(dòng)，不對(duì)駕駛員的駕駛操作造成影響呢？

由于操縱桿是剛性的，阻尼較小，且在掛退檔過(guò)程中，它與導(dǎo)塊亦發(fā)生剛性碰撞，剛性碰撞必然會(huì)造成較大的振動(dòng)幅度，我們?cè)O(shè)想增大換檔桿阻尼，將操縱桿變成具有一定緩沖和減振效果的操縱桿，以減小振動(dòng)，降低噪音。如圖2所示，我們?cè)O(shè)計(jì)一種新型隔音裝置，將換檔操縱桿分為兩段，用隔音減振裝置將這兩段換檔桿相連接。以達(dá)到降低掛檔噪音，減小換檔桿振動(dòng)幅度的作用。

為緩和換檔桿換檔過(guò)程中造成的換檔桿振動(dòng)和由此而造成的碰撞噪音，我們?cè)O(shè)想用阻尼較大、塑性較好的連接件將兩段換檔桿相連接為一體。如圖3所示，內(nèi)銷a與下?lián)Q檔桿相連接，外套筒與上換檔桿相連接，這兩項(xiàng)連接均為剛性連接。為了達(dá)到隔音減振的效果，我們?cè)O(shè)計(jì)橡膠套b作為過(guò)渡，通過(guò)橡膠套內(nèi)筒和橡膠套外筒將橡膠套壓縮從而形成的隔音減振層。利用該隔音減振層將連接兩端換檔桿的內(nèi)銷和外套筒相互連接。在連接過(guò)程中利用徑向橡膠套將連接螺栓與外套筒相互隔開?？梢钥闯?，在該裝置中，內(nèi)銷與外套筒之間是通過(guò)一層橡膠隔音減振層而連接在一起的。

如圖4所示，將本文所設(shè)計(jì)的隔音減振裝置安裝在圖示位置。這一裝置大大減小了駕駛員過(guò)程中換檔桿的振動(dòng)幅度和換檔噪音對(duì)駕駛員的影響。使得換檔桿振動(dòng)對(duì)駕駛員的不利影響得到進(jìn)一步降低，提高了駕駛安全性。

3、試驗(yàn)驗(yàn)證

本文所設(shè)計(jì)的隔音裝置總成在多種我公司生產(chǎn)的變速箱

產(chǎn)品直接操縱系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，大大減小了操縱桿的振動(dòng)幅度，車內(nèi)由換檔桿換檔引起的噪音明顯降低。廣泛的實(shí)踐證明，在變速箱直接操縱系統(tǒng)中安裝了隔音裝置總成以后，由換檔桿操縱所帶來(lái)的振動(dòng)和噪音大大減小，很大程度上降低了換檔桿振幅過(guò)大以及掛檔帶來(lái)的噪音給駕駛員造成的不便，一定程度上提升了駕駛的安全性。

4、結(jié)論

由上述分析設(shè)計(jì)可見：在安裝了隔音裝置總成后，駕駛員的操作更加靈便，受到的變速箱振動(dòng)和噪音影響更小，更有利于駕駛員駕駛。另外，為了方便主機(jī)廠家和用戶，加裝隔音裝置后換檔桿的總體尺寸不會(huì)發(fā)生變化，不會(huì)對(duì)其在整車上的安裝造成任何影響。

[1] 《基于MATLAB的汽車振動(dòng)系統(tǒng)仿真》，機(jī)械工程與自動(dòng)化，2008年4月，張春紅。

[2] 《機(jī)械原理》第二版，華中科技大學(xué)出版社，傅祥志、 吳丕蘭編。

[3] 《機(jī)械設(shè)計(jì)》第二版，華中科技大學(xué)出版社，鐘毅芳、 吳昌林編。

[4] 《變速箱振動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)》，起重運(yùn)輸機(jī)械，2007年7月，徐衡等。

[5] 《汽車驅(qū)動(dòng)橋噪聲分析及控制研究》，公路與汽運(yùn)，2007年11月，胡磊，付暢。

[6] 《減振降噪阻尼材料在汽車上的應(yīng)用》，汽車工藝與材料，2005年7月，李素華。

式中：Q1——流入單個(gè)四級(jí)液壓缸的流量；當(dāng)系統(tǒng)泄漏時(shí)，可近似認(rèn)為：

Q——液壓泵理論流量；

2.2 四級(jí)液壓缸的受力平衡方程

多級(jí)液壓缸上的主要作用力包括負(fù)載力、液壓作用力、活塞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的粘性阻力、摩擦力、活塞桿之間的碰撞力。因此，四級(jí)伸縮缸的液壓作用力和負(fù)載力的平衡方程為：

3、結(jié)論

鑒于該可實(shí)現(xiàn)多卸貨次序的中分自卸汽車列車穩(wěn)定性好、貨運(yùn)量大、卸料效率高、對(duì)卸貨場(chǎng)地要求低等特點(diǎn)，可廣泛用于電廠、發(fā)運(yùn)站運(yùn)煤、卸煤的需要[4]，提高電廠、煤炭發(fā)運(yùn)站的經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)輸效率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭洪江 閆士界. 一種新型自卸汽車列車——中分自卸汽車列車[J]. 重型汽車, 2008.5:31-32.

[2] 徐達(dá)，蔣崇賢 專用汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社, 1998.

[3] GB/T 3766-2001 液壓系統(tǒng)通用技術(shù)條件[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2001.

[4] 畢紅霞，王艾倫 基于AMESIM的220t礦山自卸車舉升系統(tǒng)多級(jí)液壓缸的建模與仿真[J]. 現(xiàn)代機(jī)械, 2008年第4期: 9-11.

[5] 郭洪江 閆士界. 中分自卸汽車列車LZQ3140-LZQQG12ZFA的設(shè)計(jì)開發(fā)[J]. 商用汽車, 2008.8: 98-100.

Auto transmission noise damping device assembly design

Zhang Haitao
（Fast Auto Drive Engineering Institute, Shaanxi Xi’an 710119）

In this paper, the driver in the course of the operation of the shift lever, shift lever larger vibration amplitude and noise, and the design of a new type of noise damping device assembly, carried out a detailed analysis of its design principles and applications and conducted tests to verify the final design of a new sound device assembly.

Soundproofing; Vibration; Shift lever; Damp; Rigid impact

U461.6

A

1671-7988(2014)08-66-03

張海濤，就職于法士特汽車傳動(dòng)工程研究院。