提升變速器EOL齒輪特征階次的方法

趙衛(wèi)偉

柳州上汽汽車變速器有限公司 廣西柳州 545006

在手動(dòng)變速器生產(chǎn)過程中，所有總成在終下線（EOL）時(shí)都會(huì)進(jìn)行NVH測(cè)試，并通過設(shè)定既有門限加以判定總成是否合格。而其中有一些變速器因?yàn)榇嬖趪[叫問題再返廠復(fù)校，NVH工程師很難將故障總成有效地從合格總成中剔除。因?yàn)楣收峡偝傻凝X輪特征階次信號(hào)并沒有那么突出，如果進(jìn)行攔截將導(dǎo)致大量的誤攔。因此，從所有有效的提示齒輪的特征階次，將其從合格總成中精準(zhǔn)找到，并有效隔離，是NVH工程師需要考慮的。

提升變速器總成EOL臺(tái)架齒輪特征階次信噪比方法

齒輪的特征階次類似于特征頻率，總成一旦裝配好，它的所有特征信息就已經(jīng)無法改變。作為EOL臺(tái)架端提示特征階次的辦法無外乎優(yōu)化所測(cè)試的工況，盡量體現(xiàn)整車工況，或者是優(yōu)化EOL的NVH考核測(cè)試點(diǎn)，使齒輪特征信息在過度衰減前被測(cè)試傳感器所捕獲，從而提示齒輪特征信息的信噪比。同時(shí)，這些過程不能影響生產(chǎn)。

1.使用優(yōu)化工況的辦法提示齒輪特征階次

EOL臺(tái)架測(cè)試的程序由PLC控制各個(gè)工況進(jìn)行。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，原某型變速器總成，原有工況是借用老產(chǎn)品的空載校驗(yàn)工況加以改善得來。其校驗(yàn)節(jié)拍長(zhǎng)、加載扭矩低，不能很好地?cái)M合整車車速（見表1），而實(shí)際用戶充分使用的轉(zhuǎn)速和車速見表2。兩者存在部分差距，具體如圖1所示。即便通過工況優(yōu)化也很難完全符合整車工況需求，EOL 測(cè)試臺(tái)架是產(chǎn)品一致性檢測(cè)，其測(cè)試工況應(yīng)盡可能地匹配整車實(shí)際使用工況，但很難保證完全一致。

圖1 某型號(hào)變速器總成原測(cè)試工況和推薦工況

表1 某型號(hào)變速器總成原有校驗(yàn)工況及對(duì)應(yīng)車速

表2 某型號(hào)變速器總成校驗(yàn)工況推薦

通過比較，推薦的兩種工況僅在滑行工況下略有差異，考慮到實(shí)際駕駛習(xí)慣中消費(fèi)者不大可能在發(fā)動(dòng)機(jī)降速到1000r/min時(shí)才換擋，并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)對(duì)節(jié)拍的要求，最終選擇了推薦工況2進(jìn)行驗(yàn)證。

采用同一總成對(duì)優(yōu)化工況前后的EOL測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)新工況下對(duì)應(yīng)齒輪特征階次的絕對(duì)值影響不大，而且能夠降低背景噪聲，使齒輪的特征階次凸顯出來。如圖2所示，齒輪特征階次32ord峰值變動(dòng)很小，但是其正負(fù)2ord邊帶下降了近5dB，有效地凸顯了齒輪的特征階次。

圖2 不同工況下齒輪特征階次對(duì)比

使用新工況能有效地降低背景噪聲，從而使齒輪特征階次略有凸顯，但是如何使變速器齒輪特征階次的絕對(duì)值增加，從而提升特征階次的信噪比呢？接下來提出了在新工況的基礎(chǔ)上進(jìn)行了測(cè)點(diǎn)優(yōu)化的驗(yàn)證。

2.關(guān)于使用優(yōu)化測(cè)點(diǎn)的辦法提示齒輪特征階次

經(jīng)調(diào)查，原有EOL測(cè)點(diǎn)并沒有針對(duì)具體的變速器結(jié)構(gòu)加以特別考慮，更多的是從EOL臺(tái)架便捷性和通用性方面加以實(shí)現(xiàn)。原有測(cè)點(diǎn)測(cè)試的位置在該變速器總成的軸承箱壁上，位于變速器中部，而相關(guān)的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)推薦更多的是作為軸向支持的軸承座附近[1，2]。這樣齒輪嚙合信息直接通過軸體傳遞到軸承，再由軸承外圈直接傳遞到軸承座殼體上，被振動(dòng)傳感器直接捕獲，省去了在殼體面的輻射和傳遞過程。理論上增加了齒輪嚙合的特征階次能量，有效降低了背景噪聲的引入。

如圖3所示，原測(cè)點(diǎn)在變速器中部，由齒輪嚙合產(chǎn)生的振動(dòng)到被傳感器捕獲需要經(jīng)過軸承座殼體，而新測(cè)點(diǎn)在軸承座殼體直接捕獲。有效減少了殼體對(duì)振動(dòng)的傳遞效益，更加利于EOL臺(tái)架NVH測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試和分析。

圖3 新測(cè)點(diǎn)在實(shí)物和數(shù)模上位置

采用同一總成在優(yōu)化測(cè)試采樣點(diǎn)前后的EOL測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)新測(cè)點(diǎn)下對(duì)應(yīng)齒輪特征階次的絕對(duì)值略有增加，而且能夠降低背景噪聲，使得特征階次凸顯出來。如圖4所示，齒輪特征階次32ord峰值略有增加，但是其正負(fù)2ord的邊帶下降了近7dB，有效凸顯了齒輪的特征階次。

圖4 不同測(cè)試采樣點(diǎn)齒輪特征階次對(duì)比

結(jié)語

本文通過將EOL臺(tái)架的NVH測(cè)試工況向整車正常駕駛工況靠攏，通過NVH采樣測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化，不僅提升了變速器總成齒輪特征階次的絕對(duì)值，而且有效地降低了背景噪聲，有效提升了特征階次的信噪比，為有效分離故障總成和合格總成提供了更加寬裕的操作空間，使得產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)FTQ有效的平衡。

雖然通過改測(cè)點(diǎn)和改工況，有效提升了齒輪特征階次的信噪比，但是無法鎖定特征階次與齒輪參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。所以接下來，在此基礎(chǔ)上還應(yīng)探索如何快速鎖定特征階次故障與齒輪參數(shù)的關(guān)系。