五測功機(jī)多功能傳動系半消聲室的設(shè)想與實踐

王剛 劉祖斌 牛文博 劉英杰

摘 要：隨著汽車的普及與發(fā)展，人們對汽車的駕乘體驗、聲音品質(zhì)的要求越來越高，傳動系NVH性能是其重要影響因素之一，主要體現(xiàn)為齒輪的嘯叫噪聲。文章介紹了乘用車傳動系半消聲室結(jié)構(gòu)布局、技術(shù)指標(biāo)與試驗?zāi)芰?，五測功機(jī)布局通用性好、覆蓋面全，能夠滿足前驅(qū)、后驅(qū)、四驅(qū)傳動系臺架NVH測試需求，為傳動系NVH目標(biāo)定義、NVH性能驗證與優(yōu)化提供支撐。

關(guān)鍵詞：五測功機(jī);傳動系;半消聲室;前驅(qū);后驅(qū);四驅(qū)

中圖分類號：U462.3 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）04-81-03

The Vision and Practice of a Five-dynamometer Multi-function Semi-anechoicChamber for Transmission Systems

Wang Gang， Liu Zubin， Niu Wenbo， Liu Yingjie

（ China FAW Group Co.， Ltd， State Key Laboratory of Comprehensive Technology on Automobile Vibration andNoise & Safety Control， Jilin Changchun 130011 ）

Abstract：?Even with the continuous improvement in automotive NVH design， meeting or exceeding higher and higher customer expectations for driving experience and sound quality is still by no means a trivial task. NVH performance of transmission systems is one of the important influencing factors in overall customer satisfaction with the vehiclesNVH attribute. Among many transmission NVH issues， the most notorious one might be the gear whine noise. In order to test， diagnose and resolve the issue， a capable test facility is indispensable. This paper illustrates the architecture layout， technical specifications and test capability of a semi-anechoic chamber for drivelines of passenger vehicles. The proposed five-?dynamometer satisfies the bench testing requirements for drivelines of front-wheel drive， rear-wheel drive and four-wheel drive vehicles. It covers basically all needs in driveline NVH test applications， and provides development capability in NVH target definition， design verification and optimization.

Keywords：?Five-dynamometer;?Transmission system;?Semi-anechoic chamber;?Front-wheel drive;?Rear-wheel drive;?Four-wheel drive

CLC NO.： U462.3 ?Document Code： A ?Article ID：?1671-7988（2020）04-81-03

1 前言

傳動系是指由發(fā)動機(jī)輸出端傳遞扭矩至車輪的各種零部件所構(gòu)成的系統(tǒng)，主要包括變速器、傳動軸、減速器等。傳動系不是汽車主要振動噪聲源，但易產(chǎn)生隨轉(zhuǎn)速變化的階次噪聲，直接影響客戶的主觀感受，同時，為縮短開發(fā)周期，在傳動系搭載樣車未裝配前，就需要在臺架上對傳動系進(jìn)行NVH確認(rèn)與開發(fā)，因此在總成開發(fā)階段以及后期的NVH性能優(yōu)化階段，傳動系的臺架NVH性能開發(fā)必不可少。

本文介紹了傳動系半消聲室的設(shè)計、技術(shù)指標(biāo)與試驗?zāi)芰Α?/p>

2 建設(shè)的目的與要求

傳動系半消聲室可滿足傳動系臺架NVH測試要求，先期識別傳動系NVH風(fēng)險，及時改進(jìn)與優(yōu)化。

傳動系半消聲室需要滿足現(xiàn)有及規(guī)劃中的產(chǎn)品臺架搭建與測試能力需求，同時還需要滿足各項聲學(xué)指標(biāo)要求。

3 傳動系半消聲室設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)有及規(guī)劃中的乘用車傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與布置，選擇適合的臺架布局，使之能夠滿足全系列乘用車傳動系的NVH測試需求。

傳動系半消聲室凈空間尺寸為9.4×6.4×4.8（m），主要由消聲裝置、五個測功機(jī)（其中一個置于半消聲室內(nèi)）系統(tǒng)及其附屬設(shè)備組成。采用“房中房”結(jié)構(gòu)，防止外部振動噪聲傳遞到半消聲室內(nèi)，影響NVH測試結(jié)果：外房布置加載測功機(jī)及其它附屬設(shè)備，內(nèi)房布置吸聲尖劈、驅(qū)動測功機(jī)、中間支撐及被試件，內(nèi)房承重基礎(chǔ)塊使用螺旋彈簧善隔振。五測功機(jī)（驅(qū)動測功機(jī)、加載測功機(jī)1、加載測功機(jī)2、加載測功機(jī)3、加載測功機(jī)4）布置方案見圖1，滿足前驅(qū)、后驅(qū)、四驅(qū)工作模式的NVH試驗需求。一臺驅(qū)動測功機(jī)布置在消聲室內(nèi)，使用隔聲罩進(jìn)行噪聲屏蔽，四臺加載測功機(jī)布置在消聲室外，通過穿墻軸、中間支撐與被試件連接。臺架搭建時，軸距調(diào)整需要移動加載測功機(jī)3、加載測功機(jī)4及傳動軸。因此，內(nèi)外房之間的穿墻軸孔為長條孔，通過使用不同長度的鋼板又疊壓安裝進(jìn)行隔聲，防止外房測功機(jī)及其附屬設(shè)備噪聲傳遞到消聲室內(nèi)。

4 傳動半消聲室性能指標(biāo)

4.1?傳動系半消聲室聲學(xué)性能指標(biāo)

消聲室使用尖劈吸聲材料，截止頻率為100Hz（截止頻率以上吸聲系數(shù)≥0.99）^[1]。自由聲場特性滿足ISO 3745： 2003^[2]一級精度要求。使用無規(guī)噪聲和純音聲源，消聲室內(nèi)測得的聲壓級與反平方比定律理論值的最大允許偏差見表1和表2。

自由聲場半徑：以半消聲室地面幾何中心為原點(diǎn)，距離該原點(diǎn)的自由聲場半徑在100～20000?Hz時≥2.4 m。

自由聲場范圍見表3。

地面的吸聲系數(shù)低于0.06。

消聲室背景噪聲性能指標(biāo)如下：

≤25 dB（A）—房間本底噪聲（除照明外其它設(shè)備不工作），房間中心位置距地高1m處噪聲;

≤30 dB（A）—空調(diào)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，房間中心位置距地高1m處噪聲;

≤50dB（A）—消聲室外4個加載測功機(jī)同時運(yùn)轉(zhuǎn)處于最高轉(zhuǎn)速時，房間中心位置距地高1m處噪聲;

≤65dB（A）—消聲室內(nèi)的驅(qū)動測功機(jī)進(jìn)行隔吸聲處理后，與測功機(jī)輸出法蘭中心線成45度角，距輸出法蘭中心點(diǎn)1m遠(yuǎn)處噪聲。

4.2?傳動系半消聲室測功機(jī)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

4.2.1 驅(qū)動測功機(jī)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

測功機(jī)功率扭矩參數(shù)見圖2。驅(qū)動測功機(jī)安裝在基座上，見圖3，測功機(jī)輸出法蘭中心高度距鐵地板表面1000mm 至?1200mm。通過滿足變速器輸入軸到差速器中心的水平最小距離為150mm。

4.2.2?加載測功機(jī)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

加載測功機(jī)1和加載測功機(jī)2安置在固定基座上， 加載測功機(jī)3和加載測功機(jī)4安置在可移動基座上，用于軸距調(diào)節(jié)，見圖1和圖4。通過可伸縮的中間支撐實現(xiàn)輪距調(diào)節(jié)，輪距寬度為1400mm 至?2200mm。加載測功機(jī)輸出法蘭距中

心高度距鐵地板表面1000mm。測功機(jī)功率扭矩參數(shù)見圖5。

5 傳動半消聲室試驗?zāi)芰?/p>

傳動系半消聲室采用5測功機(jī)布局，滿足乘用車傳動系前 、后驅(qū)、四驅(qū)各種配置形式NVH測試需求。可進(jìn)行驅(qū)動橋、變速器、傳動軸、分動箱、減速器NVH性能測試;變速器齒輪敲擊閥值測試;傳動系運(yùn)行形態(tài)測試;傳動系扭振特性測試;傳動系起步抖動測試;傳動系聲品質(zhì)測試;整車狀態(tài)動力總成近場噪聲測試、進(jìn)排氣噪聲測試、傳動系統(tǒng)NVH測試等，測試部件涵蓋前驅(qū)、后驅(qū)、四驅(qū)傳動系統(tǒng)總成及整車。測試結(jié)果用于傳動系性能目標(biāo)定義及目標(biāo)分解，試制樣件振動噪聲性能基準(zhǔn)測試、振動噪聲性能開發(fā)、CAE分析的模型驗證等。具體功能模式見表4。

6 結(jié)束語

五測功機(jī)配置的傳動系半消聲室是將多個試驗室的功能集中在一個試驗室內(nèi)實現(xiàn)，雖然結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜但功能模式多、試驗覆蓋范圍廣，能夠有力的支持集團(tuán)公司全系列乘用車傳動系以及其它相關(guān)部件的NVH性能開發(fā)，打造產(chǎn)品極致NVH性能水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫廣榮，消聲室聲學(xué)設(shè)計中的幾點(diǎn)注意[J]，電聲技術(shù)，2009，33（7）.

[2] ISO 3745-2003，Acoustics-Determination of sound Power levels of noise sources using sound pressure-Precision methods for anechoic and?hemi-anechoic rooms：ISO 3745-2003[S].