郭 利，黃道業(yè)

（安徽國防科技職業(yè)學院 機械工程系，六安237011）

0 引 言

變速器是汽車的核心部件之一，變速器的NVH（Noise、Vibration、Harshness）性能對汽車整車的振動、噪聲有較大影響［1］.因此，對于變速器的NVH研究成為國內(nèi)外研究的熱點.由于受到各種因素的影響，國內(nèi)NVH的研究與發(fā)到國家存在一定的差距.作者在基于國內(nèi)外變速器NVH研究的基礎(chǔ)上，并結(jié)合企業(yè)實際變速器的產(chǎn)品開發(fā)，提出了可行的變速器NVH試驗研究的方案［2，3］，如圖1所示.驗證并改進了變速器NVH性能，提高了整車乘坐舒適感.

圖1 變速器NVH測試流程

1 變速器NVH測試試驗

1.1 變速器NVH目標值測試

NVH目標值就是試驗的實際測量值，目標值與企業(yè)的標桿值進行比較，目標值達到或者優(yōu)于標桿值就是合格的.聲壓級是對噪聲客觀量度的一個常用指標，其定義為將待測聲壓有效值p（e）與參考聲壓p（ref）的比值取常用對數(shù)，再乘以20，一般用符號SPL表示，即SPL＝20＊LOG（10）［p（e）／p（ref）］.本次試驗以某公司的一款實際變速器為實驗對象進行試驗研究，采用噪聲聲壓級的大小來分析，噪聲量級采用A計權(quán)的方式來表達［4］.

選擇恰當?shù)臏y試點后進行測試設(shè)備的選擇和連接，進行信號采集和分析.在不同轉(zhuǎn)速情況下對各檔位加速實際工況的振動噪聲進行了試驗測量.信號采集完成后，利用Head Artemis軟件進行Level vs Time分析［5］，分析結(jié)果如圖2所示.

圖2 不同檔位加速時（A計權(quán)）聲壓級

1.2 結(jié)果分析與噪聲源測試

由圖2可知，隨著轉(zhuǎn)速的升高，變速器的噪聲越大.而且，經(jīng)比較可知，對于變速器齒輪，速度每增加一倍，噪聲增大約6～8dB.與企業(yè)的標桿值相比，發(fā)現(xiàn)變速器的噪聲值偏高.而且，測試時利用Head Artemis軟件進行回放，發(fā)現(xiàn)三檔加速時有比較明顯的不正常的聲音.結(jié)合測試數(shù)據(jù)，通過測試小組人員綜合討論和分析［6］，認為是三檔齒輪傳動對存在問題，決定利用先進的Mdesign軟件對三檔齒輪對進行嚙合仿真分析.

MDESIGN是由德國德累斯頓大學開發(fā)的專業(yè)齒輪、齒輪系統(tǒng)設(shè)計、優(yōu)化、分析軟件.它基于有限元理論，考慮軸的彎曲，軸承的油隙，軸系的布置等齒輪真實的嚙合情況，準確模擬齒輪間的接觸情況，做到精確設(shè)計和分析.一般可通過接觸應(yīng)力分布圖、傳遞誤差，振動頻譜，軸彎曲狀態(tài)等等來評價齒輪嚙合的質(zhì)量.圖3為三檔齒輪對主動齒輪接觸應(yīng)力分布圖.

如圖3所示，寬度方向為齒形方向所受載荷，長度方向為齒向方向所受載荷.由圖3可知，節(jié)圓附近中間載荷比較大，齒向方向由于軸變形造成一端偏載.邊緣的鋸齒說明斜齒輪剛接觸時齒頂受載荷比較大.因此，三檔齒輪對存在嚴重的載荷分布不均，產(chǎn)生了較大的振動和噪聲，影響了變速器整體的NVH性能.

圖3 改進前接觸應(yīng)力分布圖

1.3 改進措施及對比驗證

經(jīng)分析知，嚙合質(zhì)量較差的三檔齒輪對為噪聲源，必須加以改進.采用Mdesign軟件對三檔齒輪對進行微觀的齒廓修形和齒向修形.改進后接觸應(yīng)力分布圖如圖4所示.

圖4 改進后接觸應(yīng)力分布圖

由圖4可知，齒形方向載荷過渡平穩(wěn)，齒向方向經(jīng)過鼓形修齒后，偏載大大減輕.載荷分布系數(shù)減小到了1.115.

根據(jù)上述所述的變速器NVH目標值測試方案，對改進后的變速器進行試驗測試.試驗分析結(jié)果如圖5所示.

圖5 改進后不同檔位加速時（A計權(quán)）聲壓級

將圖2和圖5中各工況聲壓級取均值進行比較，如表1所示.

表1 改進前后聲壓級結(jié)果比較

由表1知，改進后聲壓級在各工況下都有所降低，說明對變速器的改進是有效果的，而且也說明三檔齒輪對嚙合問題是影響變速器振動噪聲的一個重要因素.最終，改進后的變速器也得到了企業(yè)的認可.

2 結(jié)束語

作者在基于國內(nèi)外變速NVH研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合企業(yè)實際需求，按照設(shè)計的變速器NVH測試流程，對實際變速器進行了測試和分析，并提出改進措施，改進后變速器NVH性能得到一定改善，提高了整車乘坐舒適感，得到了企業(yè)的一致肯定.

［1］ 張國寧，李洪亮，夏仕超，夏洪兵.車身NVH性能有限元分析與實驗分析對標［J］.湖北汽車工業(yè)學院學報，2012，26（1）：10－12.

［2］ 田 靜.基于NVH的客車開發(fā)構(gòu)想［J］.汽車科技，2012（3）：4－7.

［3］ 謝 彥.某型轎車變速器嘯叫的實驗分析［J］.長沙：中南大學機電工程學院，2009：17－25.

［4］ 郭 棟.汽車變速器噪聲特性研究［J］.重慶：重慶理工大學汽車學院，2010：18（3）：9－11.

［5］ 謝 彥，唐進元，龔為倫.汽車變速器振動嘯叫噪聲實驗研究［J］.現(xiàn)代制造工程，2009，（5）：65－67.

［6］ 呂 兵，彭天河.齒輪嚙合原理在解決變速器異常噪音上的應(yīng)用［J］.機械，2009，35：28－29.