汽車變速器總成的噪聲源及降噪措施

楊建軍

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，交通運(yùn)輸業(yè)也隨之發(fā)展起來，并且在人們的生活中占據(jù)著越來越重要的地位。交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，帶動(dòng)了汽車業(yè)的蓬勃發(fā)展，不同種類的汽車應(yīng)運(yùn)而生，汽車制造業(yè)的水平也在不斷提高。同時(shí)，人們對汽車的期望和要求也越來越高，那么低噪音化也就成為了汽車的重要性能之一，解決變速器噪聲的問題，應(yīng)該仔細(xì)的判斷，全面的分析，配合科學(xué)的方法，不但能夠提高變速器的性能，改善汽車的動(dòng)力狀況，更為我國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了很好的前景與趨勢。本文對汽車變速器噪音的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了分析，并提出幾點(diǎn)降低噪音的措施。

關(guān)鍵詞：汽車變速器；噪聲源；降噪措施

前言

汽車變速器主要由箱體、軸承和傳動(dòng)軸等組成。事實(shí)上，有些零件在加工過程中或多或少會有誤差。另外，在汽車變速器工作時(shí)，會受到外界因素的干擾，造成其他部件振動(dòng)，噪音會立隨即出現(xiàn)。這種噪音沒有明顯的峰值，涉及廣泛的頻率，聲音刺耳，雖然不會立即影響駕駛者在車內(nèi)駕駛，但往往會令駕駛者和乘坐者感到不快，但會大大減低乘坐的舒適性，導(dǎo)致駕駛者注意力下降，從而影響駕駛者及乘坐者的安全。解決變速器總成噪音問題對整個(gè)減少變速器生產(chǎn)過程質(zhì)量損失，提高產(chǎn)品競爭力具有重要的意義。

1汽車變速器產(chǎn)生噪聲的原因

汽車變速器總成的噪聲源主要有：齒輪、齒輪軸、箱體、軸承、側(cè)蓋、離合器殼體以及潤滑油與殼體內(nèi)腔壁的摩擦等，以下主要從箱體、軸承和齒輪這幾個(gè)方面來分析噪聲的原因。

1.1變速箱體振動(dòng)噪聲源

齒輪的振動(dòng)導(dǎo)致軸上的振動(dòng)。振動(dòng)通過軸承傳遞到變速箱體上，引起箱體振動(dòng)。如果軸或箱體的固有頻率接近或等于齒輪的嚙合頻率，則軸或箱體上就會產(chǎn)生共振，從而增大噪聲。

1.2變速器軸承噪聲源

徑向球軸承和圓柱滾子軸承是汽車變速器軸承中常用的軸承，而軸承的工作狀態(tài)是高速、重載，承受大量交變載荷。因此，滾動(dòng)體（鋼球、圓柱滾子等）和滾道往往產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損、疲勞、腐蝕、斷裂等現(xiàn)象，使軸承本身的徑向和軸向間隙增大。當(dāng)速度增加、負(fù)荷增大或潤滑不良時(shí)，由于滾動(dòng)體與滾道間的撞擊而產(chǎn)生噪聲。另外，軸承內(nèi)有異物也會造成變速器有噪聲。

1.3變速器齒輪噪聲源

齒輪是變速器的基本部件之一，其質(zhì)量影響整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的功能，對汽車行駛的穩(wěn)定性起著重要的作用。齒輪噪聲可能是由于齒輪的過度磨損和變薄、行駛過程中的間隙過大和沖擊造成的；齒面嚙合不良，例如修理時(shí)未成對更換齒輪。新、舊齒輪搭配，齒輪無法正確嚙合；齒面有金屬疲勞剝落或個(gè)別齒損壞折斷；齒輪與軸上的花鍵配合松曠，或齒輪的軸向間隙過大；軸彎曲或軸承松曠引起齒輪嚙合間隙改變，或者是輪齒的扭轉(zhuǎn)變形與熱變形等因素，這造成齒輪在嚙合時(shí)，兩個(gè)齒輪會產(chǎn)生沖擊力、噪聲。

2對降低汽車變速器噪聲的措施

2.1優(yōu)化變速器箱體的降噪措施

對于優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，選擇變速箱箱體的重量。在設(shè)計(jì)變量中，選擇箱體的厚度。在優(yōu)化過程中，約束條件被定義為設(shè)計(jì)域點(diǎn)的某一頻率或某一頻域聲能量。該方法考慮了減振降噪和成本控制，并選擇了最優(yōu)結(jié)果，目前已經(jīng)被國內(nèi)的很多變速器廠商所應(yīng)用，取得了不錯(cuò)的效果。對變速箱上的點(diǎn)質(zhì)量或加強(qiáng)筋進(jìn)行優(yōu)化，在設(shè)計(jì)變量中選擇點(diǎn)質(zhì)量的質(zhì)量尺寸、點(diǎn)質(zhì)量或加強(qiáng)筋位置。在具體變速箱的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，對箱側(cè)原有的加強(qiáng)筋進(jìn)行了拓寬和擴(kuò)展。減小變速器軸支撐部剛度也可以減少由噪聲引起的振動(dòng)，并且將減震材料放置在軸承外圈上也可以降低振動(dòng)能量。通過優(yōu)化箱體的點(diǎn)質(zhì)量，可以改變筋的位置，從而起到降噪的效果。一般來說，可以通過延長箱體的側(cè)面來達(dá)到降噪的目的。

2.2優(yōu)化軸承的降噪措施

加強(qiáng)軸承零件部件清潔度控制，防止異物進(jìn)入變速箱總成內(nèi)部。同時(shí)，對軸承壓頭壓機(jī)進(jìn)行定期清洗，確保壓頭壓機(jī)的清潔。加強(qiáng)裝配過程的管理，檢查返修線上的外錐環(huán)，避免將帶劃痕錐環(huán)裝入變速器總成中。同時(shí)要選擇剛度適中的軸承，使軸和軸承之間產(chǎn)生的振動(dòng)降低，噪聲也能降低，這說明軸與軸承之間的振動(dòng)也是噪聲產(chǎn)生的根源之一。在設(shè)計(jì)軸時(shí)不允許干擾齒輪的正常運(yùn)行，而應(yīng)在此基礎(chǔ)上增強(qiáng)軸的剛度。通常情況都會用滾柱錐軸承，由于其剛度比較大，而且錐軸承發(fā)生的噪音也比較小。由此可見，滾柱錐軸承產(chǎn)生振動(dòng)的敏感度要低的多。軸承的精度也能對汽車變速器帶來影響，許多汽車生產(chǎn)廠家都會選用普通的軸承來降噪。但實(shí)際上，高級軸承的降噪效果會更好。

2.3優(yōu)化齒輪的降噪措施

（1）減小齒輪副側(cè)隙能有效改善噪音，即盡可能保持齒輪無間隙運(yùn)轉(zhuǎn)，但以當(dāng)前的制造技術(shù)又只能有限的降低側(cè)隙。這可以在主齒輪側(cè)面設(shè)置較薄的輔助齒輪（即剪刀齒輪），與配偶齒輪嚙合時(shí)，因扭力彈簧的作用，主齒輪與輔助齒輪都參與了嚙合，從而降低噪音。但該種結(jié)構(gòu)受空間位置限制較大，只能應(yīng)用于部分齒輪副，無法用于全部的齒輪副。

（2）通過修形技術(shù)提高齒輪的嚙合性能，使輪齒載荷的變化更加平穩(wěn)，提高了齒輪的承載力，減少了齒輪的噪音與振動(dòng).

（3）壓力角增大將引起齒輪間作用力的合力及合力的垂直分力的增加，從而使得噪音增大。減小壓力角能降低齒輪噪聲，但也有削弱齒輪強(qiáng)度的不利之處。當(dāng)?shù)驮胍魹橹饕軙r(shí)，應(yīng)選用盡可能小的壓力角。例如，α=14.5°及標(biāo)準(zhǔn)壓力角α=20°，基本上兼顧了強(qiáng)度和噪音兩方面的要求。

（4）控制齒軸類小總成軸向尺寸，避免齒環(huán)竄動(dòng)，而且要做好齒環(huán)前期潤滑工作，消除潤滑不足。

3結(jié)語

綜上所述，汽車變速器噪聲不僅會影響到駕駛的舒適性，也會影響到駕駛的安全性。變速器總成的噪音大小已成為變速箱質(zhì)量好壞的重要標(biāo)志之一。目前低噪音、輕量化、高承載已成為現(xiàn)代變速箱設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。變速器噪音的處理，也可通過多方手段如改善變速器齒輪副間隙、拖拽阻力、箱體振動(dòng)性等來進(jìn)行。但是無論哪種方式，都要求技術(shù)人員具有較高的技術(shù)水平和一絲不茍的工作態(tài)度，因此技術(shù)人員要不斷提高自身的綜合素質(zhì)，為汽車的舒適、安全駕駛而努力。

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（作者單位：株洲齒輪有限責(zé)任公司）