汽车变速箱噪声源识别及噪声控制研究

汽车变速箱噪声源识别及噪声控制研究

王华庆

麦格纳汽车动力总成（天津）有限公司天津市300308

摘要：在我国快速发展的过程中，随着社会不断进步，汽车工业的水平不断发展，人们对汽车在各方面的性能都有了更高标准的要求。目前，汽车的噪音污染等问题在我国城市中显得尤为突出，如何减少汽车在行驶中的噪声就显得十分有必要。同时，变速箱产生的噪声在汽车的总体噪声中是主要的存在。本文就探讨汽车在行驶过程中变速箱的噪声主要来源，以及如何来控制和减小噪声。

关键词：汽车；变速箱；噪声源；噪声控制

引言

变速箱的变速、储能、增加扭矩等作用,使它成为动力机械中应用十分广泛的通用部件之一。它的工作是否正常涉及到整台机械或机组的工作性能。变速箱的噪声水平可以从客观上反映变速箱的工作状态,而成为其质量检测的指标之一。在设计变速箱时,就规定了其噪声标准。变速箱在工作中,内部构件,如齿轮、轴承等,不断产生振动冲击,当有故障存在时,其振动强度增大,噪声水平超标。本文根据所测变速箱的振动噪声谱,及其相关函数分析,找出了该变速箱产生冲击噪声的原因,采取了相应的降噪措施,使该机的振动和噪声都达到满意的效果。

1汽车变速箱噪声来源分析

1．1荷载与转速

一般情况下，当汽车齿轮荷载与转速越来越快时，其所引发的变速箱噪音音量也是越来越明显。因为齿轮荷载达到极限后，齿轮之间的挤压力也会逐步增强，这种情况下，就会使得齿轮间的产生一定的冲击力，进而导致汽车变速箱震动，发出相应的噪音。

1.2重合度噪声源的诱发因素

当汽车齿轮在啮合时，其齿数对数就会发生一定的变化，这种齿轮变化对数就是重合度。齿数越多，重合度变化越大，达到上限后就会产生一定的荷载，这种荷载会使得齿轮间的挤压力逐渐增强，从而引发变速箱震动发出噪音。

1.3变速箱噪声形成方式

变速箱的噪声形成的方式主要有两种：一是与结构本身相关的噪声，比如汽车在行驶过程中齿轮间不断相互碰撞挤压，同时车体内的结构部件也在不断震动，这些因素都在源源不断的产生噪声。但是这种由于结构自身产生的噪声在变速箱整体噪声中所占的比例比较少，大部分的噪声都在正常的标准范围内。二是由于变速箱在工作时，不断震动的同时与周围的空气形成了共振，空气间不断互相影响，从而辐射出噪声。这种由于与空气作用从而辐射出的噪声在变速箱整体产生噪声占的比例比较高，一般情况下变速箱产生的噪声都是由这种因素引起。

2识别变速箱噪声源的主要方法

2.1热点查找法

据相关实践证明，热点查找法具有较强的直观性，对于测试要求也偏低，但是其在实际运用时，只能识别出汽车变速箱中的主要噪声源，且缺少理论上的支持和解释，所以识别的精确性略低，只能将其作为一种查找噪声源的技术来进行使用。

2.2噪声源的识别方法

目前用来识别汽车噪声源的方法主要有三种：一是铅覆盖法，这种方法是在消声室内进行，要求将铅完全覆盖在物体表面，然后在来识别噪声源。这种方法比较传统，条件要求相当较高，受周围环境的影响大。第二种方法是表面声强测量法，这种方法是近些年来逐渐兴起的一种噪音源识别方法。这种方法通过测量空气质点的震动速度来识别噪音源，利用声强互谱关系式来进行测量，测量的结果比较精确。由于声强受周围环境的影响较小，可以在一个普通的环境下检测噪声的分布情况，由此来确定噪声源。但是这种方法所使用的设备价格比价昂贵，测量代价较高。第三种方法是表面振动测量法，这种方法是收集汽车动力总成的表面的震动数据，来进行大量的数据计算，最后估计出动力总成的噪声辐射的大小。这种方法不仅可以作为噪声识别的参考依据，还可以作为设计动力总成时对其噪声的一个重要的预测参数。这种方法随时是通过大量数据进行估算，但是其精确度可以满足一般噪声识别的要求精度，并且随着计算机的不断普及和应用，利用计算机技术来进行数据分析，这样得到的结果往往省时省力并且精度较高。这种方法由于其环境条件要求简单，测量成本相对低廉，越来越受到专业人员们的青睐。

2.3STSF法

该识别方法在实际运用时，需要借助相关识别设备，才能准确测量出变速箱表面的声强辐射数据。同时，STSF法中所含有的非稳性性能，还能够对变速箱表面的动态声强辐射数据以及瞬时声强辐射数据进行精确的测量和分析。据相关实践证明，该识别技术不仅具有较快的测量效率，而且测量精度极为显著。因此，在现代汽车维修领域中，STSF法的应用率要远远高于热点查找法和噪声辐射排序法。

3控制变速箱噪声源的有效策略

3.1变速箱噪声控制

首先，要对汽车齿轮制造质量和加工精度进行严格的控制，因为齿轮构件是影响变速箱震动产生噪音的主要因素，所以其尺寸规格、结构设计以及生产质量等都必须达到国家相应的规范标准，这样才能提高自身的应用性能和使用寿命，减少啮合时各种影响变速箱噪音的因素产生，从而最大化保证变速箱的正常运行。其次，要对齿轮表面缺陷进行全面的控制，不仅要采用专用打磨工具对其构件表面进行打磨平整，而且还要在齿轮上涂上适量的润滑油，进以增强齿轮间的光滑度，减少啮合摩擦阻力，降低变速箱噪音的发生几率。另外，还可在齿轮轴承端部设置高性能的减震器，这样也能防止变速器内部构件震动，规避较大噪音的出现。最后，要科学设置齿轮模数，确保齿轮齿数、形状等不会对变速箱带来任何影响。同时，还要控制好齿轮压力角和重合度，削弱齿轮间的挤压力和冲击力，确保齿轮分布的合理性，这样才能从根本上减少齿轮啮合时的碰撞次数，避免变速箱震动发出刺耳的噪音。

3.2齿轮模数

齿轮的模数直接关系着齿轮的寿命以及齿轮本身的结构功能和尺寸，同时它也在影响着变速箱所产生的噪声的大小。齿轮的模数越大，则表明齿轮的弯曲强度越好。但是，齿轮的模数大，齿轮在工作时的误差也会越来越大。从减少震动的角度来看，我们应该增大齿轮的弯曲强度。但是齿轮在工作时的基本误差，对变速箱在工作时的噪声影响更大。当齿轮在工作时，如果产生误差，会之间发生齿轮之间的冲击，产生比较高的噪声。所以统合考虑，在齿轮强度满足使用要求的条件下，还是应当尽可能的选用比较小的齿轮模数。

3.3汽车噪声控制策略

由于发动机和动力总成是在汽车出厂后就已成型，所以为了最大化减少噪音，应尽量从汽车生产制造的源头抓起，不仅要保证汽车制造加工过程的规范性、标准性、科学性，而且还要采用具有一定隔音降噪功能的材料，尤其是汽车底板等相关构件，这样才能保证汽车的运行性能，减少其噪声产生频率。

结语

本文以噪声作为故障症状,通过相干函数分析确定相关的振动信号,从而由振动信号的频谱特征找出主要噪声源,进一步采取一些降噪措施,问题得以解决,总噪声级降低了3dBA。振动和噪声的谱分析作为一种传统的分析手段,基于相干理论的针对性实验研究,对于变速箱噪声源识别是一种便捷和行之有效的方法。变速箱的振动噪声主要来源于齿轮的缺陷、磨损以及安装、偏差、加工误差等,因此提高加工、安装精度,选用适当齿形可降低噪声。

参考文献

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