變速器異常噪聲原因及控制探究

劉慧+胡建中+湯永旸

摘 要：隨著國內(nèi)有關(guān)法律法規(guī)對整車噪聲控制標準的日益嚴格，以及車輛功率和速率的持續(xù)提升、結(jié)構(gòu)質(zhì)量的輕量化，同時車主對車輛乘坐舒適程度與可靠程度需求的不斷提升，使得車輛變速器異常噪聲問題更加明顯，控制車輛變速器異常噪聲已經(jīng)變得十分急迫，變速器的振動噪聲引起愈來愈多主機廠的高度關(guān)注。改善車輛變速器的振動噪聲控制水準能夠在很大程度上影響整車的振動噪聲水平，所以，探究變速器異常噪聲出現(xiàn)的原因和控制異常噪聲有著十分關(guān)鍵的現(xiàn)實意義。文章分析了變速器產(chǎn)生異常噪聲的原因，并且對如何控制變速器異常噪音進行了探索。

關(guān)鍵詞：變速器；異常噪聲；控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.033

變速器是整車傳動系統(tǒng)里的關(guān)鍵構(gòu)成部分之一，變速器出現(xiàn)異常噪聲將會直接影響整個傳動系統(tǒng)的聲音質(zhì)量。車輛NVH振動和噪聲標準是估評車輛性能的關(guān)鍵標準之一，而且其直接關(guān)系著消費者的乘坐感受與車輛行駛的可靠性。想要保證廠家的產(chǎn)品可以在目前激烈的汽車市場競爭中占據(jù)重要地位，就需要各個主機廠對整車的NVH水平提出更高的標準。動力傳動系統(tǒng)是整車最為關(guān)鍵的構(gòu)成組分，變速器是動力傳動系統(tǒng)中重要的傳動部分之一，其直接影響了傳動系統(tǒng)的振動水平與噪聲水平。車輛發(fā)動機處在怠速情況或者是較差環(huán)境下行駛時，變速器經(jīng)常會產(chǎn)生異常噪聲，此噪聲沒有顯著的峰值。這樣的情況會使得乘坐舒適度變差，致使駕駛員注意力不集中，甚至?xí)檐囕v行駛帶來危險，如果不能及時發(fā)現(xiàn)問題部位并維修，則很可能會引致其它新的問題。

1 變速器異常噪聲產(chǎn)生原因分析

車輛變速器是通過各種齒輪構(gòu)成的齒輪傳動機構(gòu)，其中包括了齒輪、齒輪軸、軸承、同步器和箱體等零構(gòu)件。因為設(shè)計不合理、生產(chǎn)誤差以及裝配環(huán)節(jié)里出現(xiàn)的誤差，同時還有外部荷載等因素的作用，在變速器工作時將會出現(xiàn)震動，向外界反射噪音。變速器噪音是有兩個部分構(gòu)成的，一個是固體聲，另外一個是氣體聲。變速器動力傳導(dǎo)過程中出現(xiàn)振動，在經(jīng)過齒輪對、軸荷軸承傳至外部箱體，導(dǎo)致箱體震動朝著空氣散射的噪聲叫做固體聲；變速器箱體中的齒輪、軸與軸承的震動導(dǎo)致出現(xiàn)噪音，同時齒輪搗油聲、齒輪運動擾動空氣發(fā)出聲響，齒輪相互嚙合出現(xiàn)的摩擦音等，經(jīng)過變速器箱內(nèi)的氣腔導(dǎo)至箱體外層，繼而傳播到空氣中產(chǎn)生的噪音稱作氣體聲。

1.1 齒輪振動引起異常噪聲

變速器的重要噪聲來源是齒輪部分，齒輪在相互嚙合的時候回出現(xiàn)較多的摩擦與沖突，這些因素是齒輪出現(xiàn)異常噪聲的關(guān)鍵原因。在實際情況中，齒輪難以避免地會出現(xiàn)生產(chǎn)偏差與裝配偏差，在荷載的影響下齒輪還可能出現(xiàn)形變，這些客觀偏差與形變干擾了齒輪的穩(wěn)定運行狀態(tài)，使得齒輪對轉(zhuǎn)動時的部位真實相對位置出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致齒輪實時傳動比出現(xiàn)改變，齒輪對難以恒速穩(wěn)定地轉(zhuǎn)動，一會增速一會降速，嚙合的齒輪對間出現(xiàn)相互撞擊與沖突，進而出現(xiàn)異常噪聲。

1.2 軸承振動產(chǎn)生異常噪聲

變速器滾動軸承在運行時，通常是外環(huán)和軸承底座互相接連，兩者位置相對不變，內(nèi)環(huán)和變速器齒輪軸互相接連，伴著軸一同運動。因為軸承自身的構(gòu)造特征、制造裝配偏差和工作環(huán)節(jié)里產(chǎn)生的問題等出現(xiàn)內(nèi)部力作用，同時齒輪軸上齒輪等零構(gòu)件轉(zhuǎn)動與力的影響等出現(xiàn)外部力，在軸以恒定速率且在某個特定的荷載下轉(zhuǎn)動時，內(nèi)力與外力對軸承與支座或是變速器外殼構(gòu)成的振動系統(tǒng)產(chǎn)生作用，讓軸承體系出現(xiàn)震動。

1.3 變速器箱體產(chǎn)生噪聲分析

車輛變速系統(tǒng)的外部箱體晃動是一個相當(dāng)復(fù)雜的難以預(yù)測隨機振動過程，齒輪軸的反復(fù)性轉(zhuǎn)動振動、齒輪對的相互碰撞振動以及軸承移動造成的振動，這些部件所產(chǎn)生的振動響應(yīng)會通過介質(zhì)傳至變速器箱體上，從而導(dǎo)致變速箱出現(xiàn)隨機的振動與異常噪聲。

2 變速器異常噪音控制探索

2.1 齒輪引起的異常噪音控制

變速器出現(xiàn)異常噪聲的根本在于變速器齒輪傳動系統(tǒng)，齒輪結(jié)構(gòu)在內(nèi)力與外力的共同影響下出現(xiàn)振動噪聲，為了降低齒輪的動態(tài)嚙合力，應(yīng)該盡量避免齒輪系統(tǒng)所接收的合力。變速器齒輪系統(tǒng)受到的外力貢獻主要是發(fā)動機產(chǎn)生的扭矩振動，發(fā)動機不僅僅扮演著噪聲源的角色，而且也是變速器的激勵產(chǎn)生者。然而改變發(fā)動機的構(gòu)造須要付出較高的資金投入和較長的設(shè)計生產(chǎn)周期，改變了發(fā)動機的構(gòu)造后，還應(yīng)當(dāng)進行車輛動力系統(tǒng)的適配，廠家出于對低成本、周期短等因素的考慮，通常情況下不會進行發(fā)動機構(gòu)造的改變。所以，齒輪系統(tǒng)的內(nèi)部激勵就成為了降低變速器異常噪聲的入手點。

2.2 箱體引起的異常噪聲控制

綜合考慮變速器異常噪聲的出現(xiàn)原因與傳播路徑，應(yīng)用阻隔噪聲傳遞的措施能夠在一定程度上控制變速器異常噪聲。根據(jù)已有的研究可知，變速器的外部箱體阻隔了空氣散射噪聲的絕大部分，變速器箱體的共振對裝備的總噪音有著明顯的影響。因此，對變速器箱體實現(xiàn)改裝優(yōu)化，能夠很好地控制變速器噪聲的產(chǎn)生。其中的措施包括了降低箱體機構(gòu)的柔度、增加箱體外部表層的粗糙度。通過這兩種方式，可以降低噪聲在傳遞過程中能量，增大箱體結(jié)構(gòu)的固有頻率，以此控制變速器產(chǎn)生異常噪聲。

3 結(jié)語

隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，汽車生產(chǎn)廠家的綜合實力也在逐漸增強，車輛乘坐的舒適度和行駛的安全性成為了評估汽車制造水平的一項重要標準，低噪音程度也逐漸變成了汽車的關(guān)鍵性能指標之一。因為傳動系統(tǒng)的噪聲只低于動力系統(tǒng)與廢氣排除系統(tǒng)的噪聲，所以減少變速器總成的噪音也是一輛汽車降噪要求中的重要項目。降低車輛噪音至最低限度是汽車設(shè)計者與汽車生產(chǎn)廠家一直在追求的重要技術(shù)，變速器總成的噪聲大小也變?yōu)樵u估變速器品質(zhì)優(yōu)劣的關(guān)鍵指標之一?？梢哉f就當(dāng)前情況來講，變速器的質(zhì)量輕化、低噪音化與高載荷承載等要求，已經(jīng)變成未來變速器設(shè)計的發(fā)展潮流。

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