某國(guó)產(chǎn)變速器敲擊臺(tái)架試驗(yàn)研究

郭 棟,代文翔,熊秀文，劉 驕

(重慶理工大學(xué) 車輛工程學(xué)院 汽車零部件先進(jìn)制造技術(shù)教育部重點(diǎn)試驗(yàn)室， 重慶 400054)

隨著人們生活水平的提高，乘客對(duì)汽車乘坐舒適性的要求也越來(lái)越高，而汽車NVH(noise，vibration and harshness)性能對(duì)乘坐舒適性有直接的影響，也越來(lái)越受到各汽車及變速器生產(chǎn)廠商的重視[1-2]。對(duì)于變速器，其功能已經(jīng)日趨完善，振動(dòng)噪聲問(wèn)題已經(jīng)逐漸取代可靠性問(wèn)題成為變速器開(kāi)發(fā)以及設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)。

變速器敲擊(gear rattle)作為變速器NVH研究的一個(gè)重要方面，是目前變速器面臨的主要噪聲問(wèn)題之一。敲擊噪聲具有寬頻效應(yīng)，人耳對(duì)其較為敏感，而且隨著發(fā)動(dòng)機(jī)整體聲音的降低，使得變速器敲擊噪聲更容易被人們察覺(jué)。

變速器齒輪敲擊是一種發(fā)生在嚙合非承載齒輪上的連續(xù)沖擊現(xiàn)象，它的產(chǎn)生主要是由于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)存在扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。齒輪敲擊現(xiàn)象產(chǎn)生的原理如圖1[1]所示。圖1(a)為發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)1周時(shí)非承載齒輪對(duì)的輸入齒輪(固連)和輸出齒輪(空套在中間軸上)的角速度曲線，在A階段，輸入齒輪帶動(dòng)輸出齒輪共同旋轉(zhuǎn)，當(dāng)輸入齒輪的角速度開(kāi)始減小時(shí)，為了保持輪齒間的接觸，必須提供給輸出齒輪一個(gè)相同或者更大的反向加速度，否則輸出齒輪就會(huì)相對(duì)于輸入齒輪往前轉(zhuǎn)動(dòng)，直到齒輪的非驅(qū)動(dòng)側(cè)相互接觸，產(chǎn)生一次沖擊，對(duì)應(yīng)C階段。從圖1(a)上可以看到：沖擊造成了輸出齒輪的轉(zhuǎn)速突變，然后齒輪對(duì)繼續(xù)維持這種運(yùn)動(dòng)方式，直到E點(diǎn)，輸入齒輪的角加速度又大于輸出齒輪，此時(shí)，輸入齒輪相對(duì)于輸出齒輪向前運(yùn)動(dòng)，到了F點(diǎn)，輸入齒輪的驅(qū)動(dòng)側(cè)又與輸出齒輪接觸，產(chǎn)生一次沖擊。如此周而復(fù)始便產(chǎn)生了齒輪的敲擊噪聲。

圖1 齒輪敲擊產(chǎn)生原理

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)變速器敲擊臺(tái)架試驗(yàn)進(jìn)行了大量的研究。馬良等[3]通過(guò)調(diào)節(jié)加載電機(jī)的勵(lì)磁電壓來(lái)改變載荷，完成變速器的加載，但是僅分析了不同工況下信號(hào)的主要頻率成分。Crowther等[4]對(duì)變速器敲擊臺(tái)架進(jìn)行了研究，利用十字萬(wàn)向節(jié)的角度偏差產(chǎn)生波動(dòng)的扭矩和轉(zhuǎn)速，但其輸出扭矩峰值只有2 N·m，無(wú)法滿足大部分敲擊試驗(yàn)要求。Darrell等[5]建立了變速器敲擊臺(tái)架，對(duì)變速器敲擊現(xiàn)象進(jìn)行了研究，并提出了基于慣性扭矩的變速器敲擊評(píng)價(jià)指標(biāo)，但指標(biāo)中參數(shù)難以獲得。張軍峰[6]以某款在實(shí)車測(cè)試中出現(xiàn)敲擊噪聲現(xiàn)象的變速器為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行了振動(dòng)噪聲試驗(yàn)，結(jié)果分析采用亮線分布及多少來(lái)判斷齒輪敲擊振動(dòng)的強(qiáng)弱，缺乏評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)定量衡量敲擊振動(dòng)水平。呂鍇[7]以某款搭載了濕式雙離合變速箱的汽車傳動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象，應(yīng)用AMESim軟件建立了敲擊仿真模型，進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn)，同時(shí)利用臺(tái)架試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)仿真模型進(jìn)行了驗(yàn)證，分別對(duì)試驗(yàn)和仿真結(jié)果進(jìn)行了敲擊閾值的預(yù)測(cè)，并應(yīng)用驗(yàn)證后的仿真模型進(jìn)行了敲擊影響因素分析，最后提出了優(yōu)化敲擊噪聲的方法。綜上所述，學(xué)者們?cè)谶M(jìn)行變速器敲擊臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)，對(duì)敲擊現(xiàn)象發(fā)生前后的振動(dòng)、噪聲特征進(jìn)行系統(tǒng)分析的研究成果相對(duì)較少。本文以某國(guó)產(chǎn)變速器為研究對(duì)象，分析了齒輪敲擊噪聲的產(chǎn)生機(jī)理，根據(jù)敲擊機(jī)理制定了試驗(yàn)大綱，對(duì)變速器進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn)，記錄了變速器殼體振動(dòng)和近場(chǎng)噪聲。利用時(shí)域分析和頻譜分析原理對(duì)齒輪敲擊現(xiàn)象進(jìn)行了分析，并通過(guò)相干分析獲得了不同擋位下殼體振動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)噪聲對(duì)變速器近場(chǎng)噪聲的貢獻(xiàn)量。

1 臺(tái)架及變速器信息

1.1 試驗(yàn)裝置介紹

本次試驗(yàn)在半消聲室中進(jìn)行。輸入電機(jī)通過(guò)接盤及膜片聯(lián)軸器與變速器連接。加載電機(jī)置于半消聲室外，通過(guò)萬(wàn)向節(jié)、接盤、軸承座等零部件與變速器差速器連接。輸入電機(jī)安裝在半消聲室內(nèi)部，并用隔音罩進(jìn)行隔音處理。通過(guò)變頻器控制輸入電機(jī)扭矩大小及波動(dòng)幅值，利用輸出電機(jī)控制變速器轉(zhuǎn)速。試驗(yàn)臺(tái)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2所示。

圖2 試驗(yàn)臺(tái)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

1.2 變速器結(jié)構(gòu)

本次試驗(yàn)對(duì)象為前驅(qū)6擋手動(dòng)變速器，最大扭矩為200 N·m。變速器結(jié)構(gòu)如圖3所示，1擋和2擋的輸入齒輪固連在輸入軸上，3～6擋輸入齒輪通過(guò)滾針軸承空套在輸入軸上，中間軸1、2擋齒輪通過(guò)滾針軸承空套在中間軸上，中間軸3～6擋輸出齒輪固連在中間軸上，倒擋空套齒輪和中間軸1擋齒輪嚙合，倒擋固連齒輪和主減主動(dòng)齒輪嚙合，主減主動(dòng)齒輪固連在中間軸上。變速器敲擊主要發(fā)生在嚙合的非承載齒輪對(duì)上，除了嚙合承載齒輪對(duì)外，其余齒輪對(duì)都有可能出現(xiàn)敲擊現(xiàn)象。掛空擋時(shí)，輸入軸旋轉(zhuǎn)，輸出軸、中間軸及倒擋軸固定，所以只有1、2擋及倒擋空套齒輪可能出現(xiàn)敲擊現(xiàn)象。表1列出了變速器不同狀態(tài)下可能出現(xiàn)敲擊現(xiàn)象的擋位，其中：●為不可能出現(xiàn)敲擊現(xiàn)象的齒輪對(duì)；▼為有可能出現(xiàn)敲擊現(xiàn)象的齒輪對(duì)。

表1 不同擋位下可能發(fā)生敲擊的齒輪對(duì)

圖3 變速器結(jié)構(gòu)

2 試驗(yàn)方法

合理有效的試驗(yàn)方法是試驗(yàn)?zāi)苷Ｓ行蜻M(jìn)行的前提，合理的試驗(yàn)流程可以縮短試驗(yàn)周期，提高試驗(yàn)效率[5]。變速器敲擊噪聲主要來(lái)源于變速器內(nèi)部非承載齒輪對(duì)，為了能使試驗(yàn)合理有效地進(jìn)行，試驗(yàn)前需根據(jù)變速器及臺(tái)架特點(diǎn)制定試驗(yàn)大綱。根據(jù)敲擊發(fā)生機(jī)理及變速器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)制定敲擊試驗(yàn)方案，使變速器敲擊噪聲在臺(tái)架上復(fù)現(xiàn)，并記錄下敲擊發(fā)生前后變速器殼體振動(dòng)、近場(chǎng)噪聲等數(shù)據(jù)。

2.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

安裝安裝板并檢查其平面度。安裝輸入接盤，并測(cè)量其對(duì)中度。安裝變速器，利用半軸及輸出接盤連接變速器及臺(tái)架測(cè)功機(jī)。對(duì)變速器進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)，主觀評(píng)價(jià)部分工況下變速器有無(wú)明顯異響、變速器振動(dòng)是否存在異常情況。如果沒(méi)有異常情況則進(jìn)行正式試驗(yàn)。

2.2 試驗(yàn)工況的制定

本次試驗(yàn)的目的在于激發(fā)變速器的敲擊現(xiàn)象，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。而發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出波動(dòng)特性是引起變速器敲擊現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因之一。因此，試驗(yàn)?zāi)M發(fā)動(dòng)機(jī)2階激勵(lì)頻率，通過(guò)扭矩波動(dòng)實(shí)現(xiàn)變速器輸入轉(zhuǎn)速的波動(dòng)。試驗(yàn)工況如表2所示。每組試驗(yàn)工況進(jìn)行3次，選擇一致性較好的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。振動(dòng)的采樣頻率選擇6 400 Hz，噪聲的采樣頻率選擇51 200 Hz。試驗(yàn)測(cè)得的變速器輸入轉(zhuǎn)速如圖4所示，其波動(dòng)幅值從0逐漸升高到了80 r/min，達(dá)到了理想的波動(dòng)效果。

表2 試驗(yàn)工況(輸入扭矩波動(dòng)) N·m

圖4 變速器輸入轉(zhuǎn)速

2.3 坐標(biāo)及傳感器的布置

試驗(yàn)方向參考車輛坐標(biāo)系[8]，x軸平行于地面指向前方，z軸通過(guò)質(zhì)心指向上方，y軸指向駕駛員左側(cè)。三向振動(dòng)加速度傳感器分別布置在輸入軸左軸承處以及中間軸左軸承座處。為了研究結(jié)構(gòu)噪聲對(duì)整體噪聲的貢獻(xiàn)量，在輸入軸軸承座處布置一個(gè)z方向的振動(dòng)加速度傳感器(命名為指示點(diǎn))，在其正上方10 cm處布置一個(gè)麥克風(fēng)。另外在變速器前方和后方距離變速器包絡(luò)面10 cm處各布置一個(gè)麥克風(fēng)，測(cè)試其近場(chǎng)噪聲。具體傳感器布置方式及命名如圖5所示(后方麥克風(fēng)未標(biāo)出)。

圖5 傳感器布置

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

3.1 主觀評(píng)價(jià)試驗(yàn)

3.1.1 樣本檢驗(yàn)

通過(guò)制定的試驗(yàn)工況對(duì)變速器進(jìn)行敲擊臺(tái)架試驗(yàn)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選。選擇數(shù)據(jù)時(shí)首先應(yīng)剔除一致性差的數(shù)據(jù)，然后除去具有異常振動(dòng)和噪聲的數(shù)據(jù)。最后選擇一致性較好、客觀合理的數(shù)據(jù)進(jìn)行主觀聽(tīng)音試驗(yàn)。

3.1.2 主觀聽(tīng)音試驗(yàn)

本次主觀聽(tīng)音試驗(yàn)的目的在于確定敲擊的起始點(diǎn)，并判斷敲擊噪聲發(fā)生后是否存在其他明顯的干擾噪聲，確定數(shù)據(jù)的有效性。噪聲樣本直接從測(cè)試軟件中導(dǎo)出，每一個(gè)工況有上方、前方和后方3組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)采集時(shí)間為60 s左右。進(jìn)行主觀聽(tīng)音試驗(yàn)時(shí)選擇安靜明亮的辦公室，聽(tīng)音主體為20人，其中14名男性、6名女性，他們都具有一定的車輛工程專業(yè)知識(shí)，并且熟悉車內(nèi)噪音環(huán)境。試驗(yàn)過(guò)程中測(cè)試人員需要指出敲擊開(kāi)始發(fā)生的時(shí)間，并且指出敲擊是否明顯，噪聲樣本中是否有雜音。

主觀聽(tīng)音試驗(yàn)結(jié)果顯示：各擋位在相同轉(zhuǎn)速下，輸入扭矩在100 N·m的工況比150 N·m的工況敲擊噪聲更為明顯，在相同扭矩下輸入轉(zhuǎn)速為600 r/min時(shí)雜音最小。因此，振動(dòng)和噪聲數(shù)據(jù)僅選擇3擋、輸入轉(zhuǎn)速600 r/min、輸入扭矩100 N·m、上下波動(dòng)0～80 N·m進(jìn)行分析。主觀評(píng)價(jià)結(jié)果顯示：敲擊開(kāi)始點(diǎn)在22 s左右。從圖4可以看出：此時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)量為28 r/min。用發(fā)生敲擊時(shí)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)量除以此時(shí)的變速器輸入轉(zhuǎn)速即得到發(fā)生敲擊時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)占輸入轉(zhuǎn)速的比值。經(jīng)計(jì)算，該工況下敲擊開(kāi)始時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)占輸入轉(zhuǎn)速的4.67%。

3.2 噪聲數(shù)據(jù)分析

變速器近場(chǎng)噪聲信號(hào)如圖6所示。根據(jù)噪聲聲壓級(jí)值相對(duì)大小將曲線分為2個(gè)階段：前一個(gè)階段噪聲相對(duì)較小，命名為噪聲A區(qū)，在這個(gè)區(qū)間內(nèi)，幾乎聽(tīng)不到敲擊噪聲；后一個(gè)階段(噪聲B區(qū))變速器近場(chǎng)聲壓級(jí)開(kāi)始時(shí)突然上升了3～5 dB，然后緩慢上升，并趨于平緩。與主觀評(píng)價(jià)對(duì)比可以看出：敲擊發(fā)生后在噪聲overall圖上有明顯的特征，聲壓級(jí)發(fā)生了突變。

圖6 變速器近場(chǎng)聲壓級(jí)overall

前方麥克風(fēng)近場(chǎng)噪聲聲壓級(jí)colormap圖如圖7所示，其中：橫坐標(biāo)為頻率；縱坐標(biāo)為時(shí)間；視圖內(nèi)每一點(diǎn)的顏色代表聲壓級(jí)值大小，顏色越深，代表聲壓級(jí)值越大，顏色越淺代表聲壓級(jí)值越小。由于3擋輸入齒輪齒數(shù)為31，輸入轉(zhuǎn)速為600 r/min，其轉(zhuǎn)頻為310 Hz，所以低于310 Hz的頻率多由嚙合頻率及其他因素引起，因此直接從320 Hz開(kāi)始分析。由于主觀評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)22 s左右出現(xiàn)明顯敲擊噪聲，所以在colormap圖中作出22 s處的輔助線。敲擊噪聲屬于寬頻帶噪聲，而從22 s處開(kāi)始，整個(gè)頻域內(nèi)都有不同程度的加深，可以看出colormap圖上起敲點(diǎn)為22 s，與主觀評(píng)價(jià)結(jié)果吻合。后方和上方麥克風(fēng)近場(chǎng)噪聲值如圖8和圖9所示，可以發(fā)現(xiàn)它們都有相似的特征。

圖7 前方聲壓級(jí)colormap圖

圖8 后方聲壓級(jí)colormap圖

圖9 上方聲壓級(jí)colormap圖

綜合對(duì)比3個(gè)方向的麥克風(fēng)近場(chǎng)聲壓級(jí)值可以發(fā)現(xiàn)：前方和上方麥克風(fēng)聲壓級(jí)值偏大，而后方麥克風(fēng)聲壓級(jí)值偏小。這是由于前方和上方麥克風(fēng)靠近擋位齒輪，離聲源較近，而后方麥克風(fēng)靠近主減速器，離擋位齒輪較遠(yuǎn)，試驗(yàn)選擇的控制方式為輸入扭矩波動(dòng)，輸出轉(zhuǎn)速控制，扭矩波動(dòng)通過(guò)齒輪傳遞到主減速器時(shí)已經(jīng)有了大幅度衰減，所以這里的整體噪聲會(huì)偏低。

3.3 振動(dòng)數(shù)據(jù)分析

輸入軸左軸承和中間軸左軸承x、y、z三個(gè)方向的振動(dòng)RMS值如圖10和圖11所示。從圖上可以看出：振幅在22 s以前，3個(gè)方向基本保持水平，但是到了22 s左右振幅迅速上升；中間軸左軸承3個(gè)方向的振幅在敲擊發(fā)生前后基本一致，而輸入軸左軸承僅在敲擊發(fā)生前3個(gè)方向的振幅基本相同，敲擊發(fā)生后，y方向振幅最大。各擋位齒輪都為斜齒輪，說(shuō)明敲擊發(fā)生后的敲擊力都集中在軸向。振幅突變后各方向的振幅又緩慢上升，3個(gè)方向振幅上升的斜率幾乎相同。

圖10 輸入軸左軸承振動(dòng)情況

圖11 中間軸左軸承振動(dòng)情況

x方向的振動(dòng)數(shù)據(jù)如圖12和圖13所示，其中：橫坐標(biāo)為頻率；縱坐標(biāo)為時(shí)間；顏色的深淺代表振動(dòng)幅值的大小。圖上可以看到1條中心頻率為950 Hz左右的共振帶，而且22 s時(shí)在很寬的頻帶內(nèi)振動(dòng)幅值都有上升。齒輪敲擊使殼體表面的振動(dòng)幅值增加，可以看出敲擊開(kāi)始處在colormap圖上也出現(xiàn)了明顯的特征。

圖12 輸入軸左軸承x方向振動(dòng)

圖13 中間軸左軸承x方向振動(dòng)

y方向的振動(dòng)colormap圖如圖14和圖15所示。不同于x方向，其振動(dòng)主要集中在高頻處，在低頻處的振動(dòng)明顯小于x方向。但是也可以看出在起敲點(diǎn)附近有明顯的幅值變化。

z方向的振動(dòng)colormap圖如圖16和圖17所示，可以看到在z方向的振動(dòng)頻譜圖與其他2個(gè)方向具有相似的特征。

圖15 中間軸左軸承y方向振動(dòng)

圖16 輸入軸左軸承z方向振動(dòng)

圖17 中間軸左軸承z方向振動(dòng)

3.4 相干分析

為了研究殼體振動(dòng)引起的噪聲對(duì)變速器噪聲的貢獻(xiàn)量，對(duì)上方麥克風(fēng)和指示點(diǎn)的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了相干分析。相干分析需要用相干函數(shù)，相干函數(shù)是用來(lái)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的因果關(guān)系的函數(shù)，即通過(guò)相干函數(shù)判斷系統(tǒng)中輸出信號(hào)的功率譜中有多少是所測(cè)輸入信號(hào)所引起的[7]，其定義為

(1)

對(duì)于變速器噪聲的形成，一般認(rèn)為是齒輪在傳動(dòng)過(guò)程中，由于輪齒的彈性或者是制造、裝配誤差等因素引起嚙合沖擊而產(chǎn)生的振動(dòng)與聲輻射，并通過(guò)軸、軸承傳至箱體。其噪聲傳遞途徑主要包括空氣輻射和結(jié)構(gòu)傳遞兩部分[10-15]?？諝廨椛湓肼暿怯升X輪表面產(chǎn)生的噪聲直接或者通過(guò)軸等間接傳播到空氣中向四周輻射的噪聲;結(jié)構(gòu)噪聲是由于沖擊而產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動(dòng)使齒輪系統(tǒng)的各部分被激勵(lì)，形成再生噪聲甚至形成共鳴噪聲。而聲壓傳感器采集到的信號(hào)是兩部分的總和。另外，結(jié)構(gòu)噪聲主要是通過(guò)變速器箱體的振動(dòng)向外輻射的，并且聲壓的大小與箱體表面的振動(dòng)速度成正比。所以，首先對(duì)采集到的加速度信號(hào)積分得到箱體表面的振動(dòng)速度，再通過(guò)此速度信號(hào)相對(duì)于聲壓信號(hào)的相干函數(shù)就可以得到空氣噪聲和結(jié)構(gòu)噪聲各自所占的比例。

指示點(diǎn)的振動(dòng)幅值如圖18所示。從指示點(diǎn)振動(dòng)幅值來(lái)看，它與其余位置的振幅變化具有相同的趨勢(shì)，只是在幅值大小上有一定差異。

圖18 指示點(diǎn)z方向振動(dòng)加速度幅值

為了使振動(dòng)和噪聲數(shù)據(jù)量一致，分別對(duì)振動(dòng)和噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行相同采樣頻率的重采樣，然后分別對(duì)噪聲A區(qū)和噪聲B區(qū)進(jìn)行相干分析，研究不同噪聲成分中由振動(dòng)引起的噪聲占整體噪聲的比例，從而得到殼體振動(dòng)引起的噪聲對(duì)變速器噪聲的貢獻(xiàn)量，為后期變速器降噪提供參考。

在3擋、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速600 r/min、輸入扭矩100 N·m、上下波動(dòng)0～80 N·m工況下前22 s指示點(diǎn)z方向的振動(dòng)速度相對(duì)于上方麥克風(fēng)的聲壓信號(hào)的相干函數(shù)如圖19所示，圖中曲線包絡(luò)以下的區(qū)域表示殼體振動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)噪聲，曲線以上區(qū)域表示空氣輻射噪聲。按式(2)對(duì)其進(jìn)行積分計(jì)算，然后歸一化處理，就可以得到結(jié)構(gòu)噪聲占變速器整體噪聲的比值。

(2)

其中：ρ為結(jié)構(gòu)聲占變速器整體噪聲的比值；a為積分起始點(diǎn)，取a等于0；b為積分終點(diǎn)，取b等于1 000；N為積分長(zhǎng)度，N=1 000。經(jīng)過(guò)計(jì)算，結(jié)構(gòu)噪聲占比為67.84%。

圖19 噪聲A區(qū)指示點(diǎn)振動(dòng)與上方麥克風(fēng)噪聲相干性

噪聲B區(qū)殼體振動(dòng)速度與變速器整體噪聲聲壓級(jí)相干性曲線如圖20所示。在噪聲B區(qū)，除了包含低噪聲區(qū)的聲音成分外還包含有敲擊噪聲成分，而且以敲擊噪聲為主。用同樣的方法計(jì)算可得：該工況下高噪聲區(qū)指示點(diǎn)z方向振動(dòng)引起的噪聲占上方麥克風(fēng)噪聲的36.71%。

以上分析表明：在敲擊發(fā)生之前，該變速器噪聲以結(jié)構(gòu)噪聲為主，結(jié)構(gòu)噪聲占總噪聲的67.84%；敲擊發(fā)生后結(jié)構(gòu)噪聲所占的比例減少到了36.71%。可以看出：敲擊發(fā)生后變速器噪聲還是以空氣噪聲為主。接下來(lái)計(jì)算其他擋位結(jié)構(gòu)噪聲占變速器整體噪聲的比值，結(jié)果見(jiàn)表3。

圖20 噪聲B區(qū)指示點(diǎn)振動(dòng)與上方麥克風(fēng)噪聲相干性

表3 各擋位結(jié)構(gòu)聲占變速整體噪聲比值 %

從表3可以看出：該變速噪聲成分主要為空氣噪聲，掛5擋時(shí)結(jié)構(gòu)噪聲最大，但是也沒(méi)超過(guò)45%，所以在后期對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)應(yīng)更多地考慮控制噪聲源直接通過(guò)空氣輻射出來(lái)的噪聲。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)某國(guó)產(chǎn)手動(dòng)變速器敲擊現(xiàn)象進(jìn)行了敲擊臺(tái)架試驗(yàn)，在臺(tái)架上復(fù)現(xiàn)了變速器齒輪敲擊現(xiàn)象，并對(duì)敲擊發(fā)生前后的振動(dòng)、噪聲的overall曲線及colormap圖進(jìn)行了分析。對(duì)振動(dòng)和噪聲信號(hào)進(jìn)行了相干分析，得到了齒輪敲擊發(fā)生后變速器結(jié)構(gòu)噪聲對(duì)變速器噪聲貢獻(xiàn)量較小的結(jié)論，建議在針對(duì)變速器噪聲進(jìn)行優(yōu)化時(shí)應(yīng)更多地注重空氣輻射噪聲的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1] 江洪，刁懷偉，曹威，等.電動(dòng)汽車減速器振動(dòng)特性分析及噪聲輻射預(yù)測(cè)[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué))，2016(1):7-14．

[2] 徐中明，賴詩(shī)洋，郭慶，等． 汽車車內(nèi)中高頻噪聲模擬仿真分析[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué))，2017(6)：1-7.

[3] 馬良.超長(zhǎng)載重汽車變速箱減振降噪的研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2006.

[4] CROWERTHER A R,ROZYN M K.Design and analysis of a gear rattle test rig[J].SAE International Journal of Passenger Cars-Mechanical Systems,2009，2(1):1352.

[5] DARRELL R,RANDALL S B,PAUL P,et al.Characterizing the onset of manual transmission gear rattle part I:Experimental results[J].SAE,2009(1):2063.

[6] 張軍峰.手動(dòng)變速器齒輪敲擊噪聲的試驗(yàn)分析[D].上海:上海交通大學(xué),2012.

[7] 呂鍇.雙離合變速箱敲擊噪聲的分析與優(yōu)化[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué),2017.

[8] 江征風(fēng).測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：北京大學(xué)出版社,2010.

[9] 余志生.汽車?yán)碚揫M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2012.

[10] 《中國(guó)公路學(xué)報(bào)》編輯部.中國(guó)汽車工程學(xué)術(shù)研究綜述·2017[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào),2017,30(6):1-197.

[11] 吳光強(qiáng),欒文博.汽車傳動(dòng)系相關(guān)NVH問(wèn)題的動(dòng)力學(xué)研究論述[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2013,49(24):108-116.

[12] 高思奇.汽車變速器齒輪敲擊異響評(píng)價(jià)與診斷[D].成都：西南交通大學(xué),2017.

[13] WU G,WU H.Vibro-Impact Analysis of Manual Transmission Gear Rattle and Its Sound Quality Evaluation[Z].2017.

[14] CRUZ M D L,THEODOSSIADES S.A direct comparison between numerical and experimental results for airborne noise levels in automotive transmission rattle[C]//Spacecraft Guidance,Navigation and Control Systems.2014:31.

[15] BRANCATI R,ROCCA E,SIANO D,et al.Experimental vibro-acoustic analysis of the gear rattle induced by multi-harmonic excitation[J].Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part D Journal of Automobile Engineering,2017(2):0954407-1770767.