乘用車傳動(dòng)系統(tǒng)NVH性能研究分析綜述

王坤祥

摘 要：汽車NVH性能作為最重要的整車性之一，直接對(duì)車輛的舒適性和聲品質(zhì)產(chǎn)生影響。通過(guò)對(duì)車輛傳動(dòng)系的NVH問(wèn)題進(jìn)行探究，文章總結(jié)其典型振動(dòng)問(wèn)題與噪聲現(xiàn)象的特征及產(chǎn)生機(jī)理以及現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，為進(jìn)一步研究和解決相關(guān)問(wèn)題提供參考和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：車輛傳動(dòng)系;舒適性;振動(dòng);噪聲

中圖分類號(hào)：U461.4? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）17-241-02

Research Status of NVH Performance of Passenger Vehicle Transmission System

Wang Kunxiang

（Chongqing Vehicle Test&Research Institute Co Ltd， Chongqing 401122）

Abstract： Automotive NVH performance is one of the most important parts of vehicle performance， directly affecting the comfort and sound quality of the car. Summarize the difficulties of the NVH problem related to the automotive transmission system， the characteristics and generation mechanism of typical vibration and noise phenomena， and the research progress at home and abroad， and provide necessary information and guidance for the related work in the domestic automotive engineering field.

Keywords： Automotive drive train; Comfort; Vibration; Noise

CLC NO.： U461.4? Document Code： B? Article ID： 1671-7988（2020）17-241-02

引言

汽車NVH（Noise，Vibration and Harshness）性能是評(píng)價(jià)一個(gè)企業(yè)乃至一個(gè)國(guó)家在該領(lǐng)域的設(shè)計(jì)水平和制造工藝的關(guān)鍵性指標(biāo)[1]。隨著科技進(jìn)步、各國(guó)出臺(tái)法規(guī)對(duì)噪聲限制的嚴(yán)苛和為滿足用戶對(duì)舒適性的要求，使得各車企將改善車輛NVH性能作為提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)極其重要的指標(biāo)。

車輛傳動(dòng)系其主要功能是將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力通過(guò)自身組件（如：離合器或液力變矩器、變速器、主減速器、差速器、半軸、車輪等），傳遞到驅(qū)動(dòng)車輪。車輛行駛時(shí)會(huì)受到發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)（扭矩波動(dòng)）、傳動(dòng)系激勵(lì)經(jīng)懸置傳遞到車身，同時(shí)還會(huì)路面激勵(lì)等。當(dāng)車輛的固有頻率與受外界激勵(lì)的頻率吻合就會(huì)形成共振，從而傳動(dòng)系的NVH研究越來(lái)越被人們所關(guān)注。

1 傳動(dòng)系NVH問(wèn)題及現(xiàn)象

車輛NVH研究主要從激勵(lì)、傳遞路徑和響應(yīng)這三個(gè)方面著手，目前的解決方法或優(yōu)化方式主要是通過(guò)減少到車身的激勵(lì)，關(guān)注點(diǎn)位置隔振降噪和優(yōu)化傳遞路徑特性來(lái)實(shí)現(xiàn)。

對(duì)車輛的傳動(dòng)系的NVH分析，發(fā)動(dòng)機(jī)作為整個(gè)傳動(dòng)系的主要噪聲源。動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)經(jīng)傳動(dòng)系各組件進(jìn)行傳遞，最終傳遞到輪胎;同時(shí)，傳遞過(guò)程中各組件的振動(dòng)經(jīng)車輛懸掛系統(tǒng)傳遞到車身。對(duì)后輪驅(qū)動(dòng)的汽車，傳遞過(guò)程還包括傳動(dòng)軸和后橋。如果在這個(gè)傳遞過(guò)程中只要有一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生共振，都會(huì)對(duì)車廂內(nèi)噪聲形成一個(gè)較大的貢獻(xiàn)量0。

2 傳動(dòng)系NVH研究現(xiàn)狀

作為傳動(dòng)系典型NVH問(wèn)題的研究主要包括：起步時(shí)離合器顫振、齒輪敲擊、變速器嘯叫、制動(dòng)時(shí)顫鳴等現(xiàn)象。

Liu X L等人0]通過(guò)探究車輛加速噪聲形成機(jī)理，建立離合器多自由度扭振模型，通過(guò)仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證證實(shí)了模型的有效性，取較為有效的離合器動(dòng)力學(xué)的優(yōu)化方法。吳虎威等人0通過(guò)對(duì)車輛爬行工況下發(fā)生的嚴(yán)重變速器齒輪敲擊的現(xiàn)象進(jìn)行研究，在傳統(tǒng)的從動(dòng)盤(pán)式扭轉(zhuǎn)減振器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了一種新型三級(jí)剛度扭轉(zhuǎn)減振器;簡(jiǎn)述其工作原理，通過(guò)專用臺(tái)架測(cè)試得到該新型三級(jí)剛度扭轉(zhuǎn)減振器扭矩的傳遞特性，并通過(guò)安裝在實(shí)車上進(jìn)行道路試驗(yàn);探究表明，該新型三級(jí)剛度扭轉(zhuǎn)減振器不僅解決了車輛在爬行工況下傳動(dòng)系統(tǒng)劇烈的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)現(xiàn)象，還有效的改善了變速器齒輪敲擊現(xiàn)象。

變速器嘯叫能夠直觀被乘員感知，有非常鮮明特征：一般形成于工作承載齒輪副;與相互嚙合的輪齒數(shù)相關(guān)，頻帶較寬，階次特噪聲顯著;當(dāng)箱體和齒輪軸系固頻率吻合，形成共振，加大變速器嘯叫0。施全等人0通過(guò)NVH臺(tái)架試驗(yàn)，采用階次分析的方法識(shí)別出產(chǎn)生嘯叫的主要激勵(lì)源是齒輪副的嚙合沖擊。顧健華0對(duì)進(jìn)行變速器多種特定工況下的輪齒嚙合斑點(diǎn)臺(tái)架測(cè)試，結(jié)合理論進(jìn)行優(yōu)化。采用Masta軟件，仿真結(jié)果與測(cè)試幾乎一致，通過(guò)齒形微觀修形，調(diào)整齒輪的螺旋角、壓力角、鼓形量和齒頂修緣等參數(shù)，進(jìn)行仿真計(jì)算，取得降低齒輪傳遞誤差和接觸應(yīng)力最優(yōu)解;將最優(yōu)解制樣和整車驗(yàn)證測(cè)試，對(duì)比可得優(yōu)化后車內(nèi)嘯叫有明顯改善，聲品質(zhì)有顯著提高。

汽車制動(dòng)顫鳴現(xiàn)象產(chǎn)生機(jī)理主要發(fā)生在30km/h的車速下和500Hz以內(nèi)，常見(jiàn)于起步或制動(dòng)，盤(pán)式制動(dòng)器與摩擦片之間處于粘合運(yùn)動(dòng)和滑移運(yùn)動(dòng)情況下，該振動(dòng)通過(guò)懸架等路徑傳遞至車內(nèi)，由此引起車內(nèi)的振動(dòng)與噪聲，而形成汽車的制動(dòng)顫鳴現(xiàn)象0。Katsuva Okayama等人0測(cè)試了兩種具有不同摩擦系數(shù)的制動(dòng)器對(duì)車身振動(dòng)的情況，得到：制動(dòng)器的定子（摩擦塊）與轉(zhuǎn)子（制動(dòng)盤(pán)）表面間動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差值?μi較大，形成的粘滑運(yùn)動(dòng)是引起車內(nèi)顫鳴噪聲的主要原因。Jang H等人0測(cè)試了29種不同制動(dòng)摩擦材料對(duì)?μi的影響，通過(guò)改變摩擦材料屬性來(lái)降低顫鳴現(xiàn)象。徐煒卿等人0深入分析了制動(dòng)壓力和制動(dòng)初始速度大小對(duì)制動(dòng)顫振持續(xù)時(shí)間以及強(qiáng)度的影響，進(jìn)一步細(xì)化了制動(dòng)器模型，探究了參數(shù)輸入和制動(dòng)器的摩擦特性對(duì)制動(dòng)顫振的權(quán)重。

隨著行業(yè)加大對(duì)整車NVH方向的大力投入，國(guó)內(nèi)外對(duì)傳動(dòng)系NVH的探究也越來(lái)越深入，由最初的機(jī)理分析，簡(jiǎn)化模型仿真，衍生到搭建研究對(duì)象更精細(xì)，參數(shù)更全面，更接近工程實(shí)際的動(dòng)力學(xué)模型;同時(shí)引進(jìn)新的方法和開(kāi)拓新的視界，增加了主動(dòng)控制方法和傳動(dòng)系部件結(jié)構(gòu)新的設(shè)計(jì)理念。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)解決傳動(dòng)系NVH典型的問(wèn)題的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，可得到的結(jié)論：

（1）總結(jié)了汽車傳動(dòng)系NVH典型的問(wèn)題并分析了其產(chǎn)生機(jī)理，介紹了國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀并提出了針對(duì)該問(wèn)題所解決的方法。

（2）汽車NVH的研究中采用大量的CAE分析，本文沒(méi)有詳細(xì)對(duì)CAE建模就進(jìn)行介紹。為了確保搭建模型的有效性和理論的適用性，針對(duì)不同頻段建立不同模型。

（3）目前對(duì)制動(dòng)顫鳴的研究還是停留在機(jī)理研究，初步共識(shí)主要是盤(pán)式制動(dòng)器和摩擦片之間的粘-滑運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生，沒(méi)有有效和精確的數(shù)學(xué)模型或力學(xué)模型;后續(xù)對(duì)制動(dòng)顫鳴研究進(jìn)行建模時(shí)，還需考慮輪胎和路面模型。

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