摘要：本文主要針對國內(nèi)某輕型卡車傳動系異響問題，根據(jù)所述的異響識別方法，運(yùn)用對比分析的手段，制成一種簡便易行的排查方案。并結(jié)合某輕型卡車的傳動系異響的整改效果，對該方案的可行性及有效性進(jìn)行簡要的探討。

關(guān)鍵詞：傳動系 異響 聲源 識別

中圖分類號：U463.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2012）08（c）-0106-02

傳動系在整車運(yùn)行中起著傳遞、切斷動力，變速和減速及實(shí)現(xiàn)差速等一系列重要的作用，其運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)良程度直接影響汽車行駛的平順性、安全性及舒適性等性能。從以往對整車傳動系故障分析來看，異響是傳動系安全隱患的前兆，一旦發(fā)現(xiàn)需要及時(shí)排查，找出異響來源并進(jìn)行整改。

1 傳動系組成

傳動系是將發(fā)動機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速傳遞給車輪并帶動汽車行駛的系統(tǒng)。以典型的發(fā)動機(jī)前置后驅(qū)（FR）傳動系統(tǒng)為例，從發(fā)動機(jī)后端開始到車輪依次是離合器、變速器、傳動軸、主減速器、差速器及半軸。

2 傳動系聲源

傳動系的每個(gè)部件在汽車運(yùn)動過程中都會產(chǎn)生噪聲和振動。離合器、變速器、傳動軸、后橋各個(gè)組成部分都可能產(chǎn)生聲響，甚至各個(gè)系統(tǒng)之間的不合理匹配也會產(chǎn)生響聲。根據(jù)噪聲的激振源主要分為變速器、傳動軸、后橋三部分。

（1）變速器：變速器內(nèi)部的聲響主要來自于齒輪嚙合過程。產(chǎn)生齒輪嚙合噪聲的原因有：齒輪的制造方法、齒輪軸的撓度、軸承等。齒輪噪聲振動原因整理歸納如表1所示。

（2）傳動軸：傳動軸作為連接變速器和后橋的動力傳遞裝置，動力傳遞的方向和角度經(jīng)過傳動軸都發(fā)生了變化，所以傳動軸的聲響來源很多。傳動軸或者半軸的質(zhì)心如果與旋轉(zhuǎn)幾何軸心不再同一條直線上，那么旋轉(zhuǎn)時(shí)就會產(chǎn)生離心力。當(dāng)兩根軸連接的時(shí)候，如果軸線不重合，會產(chǎn)生徑向跳動。在變速器和差速器內(nèi)，齒輪相互嚙合。由于材料、加工精度、安裝幾何因素等，兩個(gè)齒輪不可能像理論上那么完美的嚙合，于是就出現(xiàn)了嚙合誤差。這個(gè)誤差就會發(fā)出噪聲并將振動傳到軸系上，然后進(jìn)一步通過車體和空氣傳播開來。

（3）后橋：后橋包括主減速器、差速器、半軸等三部分，其產(chǎn)生響聲的主要部分也是齒輪。齒輪產(chǎn)生噪聲的機(jī)制與變速器內(nèi)部齒輪相類似。

3 傳動系異響的分析及解決方法概述

傳動系異響作為一個(gè)系統(tǒng)性問題，在實(shí)際解決過程中不能一味地將各部分分開，而應(yīng)該作為一個(gè)整體進(jìn)行問題的分析探究。結(jié)合物理學(xué)上對聲音的產(chǎn)生及傳播描述，降低聲響措施可分為：解決聲源本身的措施、解決振動傳播路線以及解決承受噪聲處的措施，現(xiàn)整理歸納如下。實(shí)際工作中則視情況采取一種或者多種方式解決實(shí)際問題。

3.1 降低聲源措施

降低聲源的措施有很多，減少發(fā)動機(jī)燃燒爆發(fā)變化引起的振動和適當(dāng)選擇傳動軸夾角，以減少旋轉(zhuǎn)角速度的變化等。降低激振力以及在振動源的部件上增加加強(qiáng)肋等增加剛度來降低振動。為此，必須對激振力本身和激振源的振動模型進(jìn)行模態(tài)分析。

3.2 解決振動傳播路線

作為隔音措施需要明確傳播路徑。傳播路徑可以分為，從聲源在空氣中進(jìn)行放射性的傳播和聲源的振動傳到安裝構(gòu)件上行程共振系的振動，并作為聲放射的固體傳播音。另外，有兩個(gè)振動源的部件相互對應(yīng)安裝，其振動音相互成了空氣中的入射波和反射波，相互干涉，作為駐波提高了聲壓級（有一方是固定壁時(shí)也可能產(chǎn)生駐波）。不管什么傳播路徑首先要明確其傳播機(jī)構(gòu)，作為隔音措施有吸音、隔音、控制振動以及該組合的應(yīng)用效果。

充分研究作為吸音材料的石棉、玻璃纖維、合成泡沫橡膠等的特性并給予很好的利用是很重要的問題。

3.3 解決承受噪聲處措施

在處理承受噪聲處時(shí)，如果把聲源簡單的包起來，每次維修的時(shí)候就增加了拆卸隔音罩的工作，從而使維修方便性變壞。傳動系的響聲也需要整體考慮方案對整個(gè)傳動系可能產(chǎn)生的影響，并經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證才能采納實(shí)施。

4 實(shí)例分析

以下是對某國產(chǎn)輕型卡車進(jìn)行傳動系異響聲源分析的一個(gè)案例。根據(jù)上述尋找聲源的方法，結(jié)合現(xiàn)有儀器設(shè)備，從而尋找響聲來源，并提出解決方案。

4.1 問題描述

某輕型卡車在國外市場反饋在經(jīng)過山路、橋梁等附近有反射物存在的路段時(shí)，從傳動系處發(fā)出“嘩啦啦…”的聲音，而且是空載、滿載均有此現(xiàn)象。此輕型卡車是在原有車型基礎(chǔ)上將駐車制動形式由中央鼓式制動改進(jìn)為彈簧儲能式制動。

4.2 問題調(diào)查

經(jīng)調(diào)查，此車型檔位處在5、6檔，加速行駛至50km/h左右后，車體中部發(fā)出類似滾鐵環(huán)樣的“嘩啦啦”的聲響。

4.3 問題分析

在進(jìn)行問題分析以前，首先根據(jù)上述所列的分析及方法，列出一個(gè)初步的異響原因探究方案。具體如表2所示。

4.3.1 實(shí)物裝配問題調(diào)查

經(jīng)過仔細(xì)的排查，此項(xiàng)原因被排除。

4.3.2 傳動系當(dāng)量夾角

承接上一輪的原因排查方法，對傳動系當(dāng)量夾角進(jìn)行校核。當(dāng)量夾角的最終計(jì)算結(jié)果如下表3所示。

通過上述分析，再結(jié)合此車型的原型車在市場上的銷售情況：未曾反饋傳動系有問題，可以得出結(jié)論：傳動軸的當(dāng)量夾角沒有問題，滿足理論和實(shí)際的要求。

不過，根據(jù)外籍專家的經(jīng)驗(yàn)，需要調(diào)整傳動系角度以達(dá)到更合適的狀態(tài)。以下所進(jìn)行的試驗(yàn)均為由駕駛員親身操作，判斷結(jié)果也主要為主觀判定，有一定的誤差，但可以作為很好的參考依據(jù)。具體如下表4。

現(xiàn)在針對每一個(gè)方案具體的實(shí)施過程及目的做一個(gè)簡要的說明：

（1）方案一是在傳動軸中間支承處增加墊塊，通過調(diào)整傳動軸吊掛的位置，變相改變傳動軸當(dāng)量夾角、等價(jià)軸角和傳動軸動不平衡量等參數(shù)，從而達(dá)到優(yōu)化傳動系匹配的目的。

（2）方案二是在傳動軸吊掛處加入一塊薄鐵板，改變傳動軸吊掛膠墊的硬度。通過此方案，驗(yàn)證是否是因?yàn)閭鲃虞S吊掛膠墊剛度的問題，引起的傳動軸在旋轉(zhuǎn)過程中的不平衡，從而導(dǎo)致傳動系異響。

（3）方案三是通過在后橋橋殼與鋼板彈簧之間增加一塊帶角度（1.5°）的墊鐵，從而改變后橋仰角，達(dá)到使后橋仰角更合理的目的。

通過上述三個(gè)方案，可以確認(rèn)傳動系的設(shè)計(jì)是完全合理的。下一步，將目標(biāo)鎖定在零部件上。因?yàn)椋绻锹曧懯窃谧兯倨骰蛘吆髽騼?nèi)部產(chǎn)生，且聲響較小，但因?yàn)閭鲃虞S內(nèi)部是一個(gè)空腔，可以將聲響進(jìn)行放大，所以聽起來是從傳動軸處傳出的異響。

4.3.3 零部件分析

傳動系的主要三大部件是變速器，傳動軸和后橋。所以，在下一步方案驗(yàn)證階段也主要以此為基礎(chǔ)，通過對比分析的手段，盡量將三大組成部件的相互影響降低到最低。進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)，也會采用一些驗(yàn)證手法進(jìn)行驗(yàn)證猜想，運(yùn)用對比分析及排除的方法，最終找到聲響的根源?，F(xiàn)對于上述3個(gè)方案進(jìn)行簡要的說明：

方案一：因此車型是在原有車型基礎(chǔ)上將手制動形式變更，為了驗(yàn)證是否是因?yàn)樽儞Q手制動形式的問題而引起的傳動軸轉(zhuǎn)動慣量的變化。所以，在傳動軸與變速箱的連接處增加一個(gè)直徑為φ300，厚度為10mm的圓盤。通過加裝此配重，傳動系異響噪音的時(shí)速下降（5檔大約在40km/h左右）。

方案二：原有車型裝配的是一級減震離合器，為了驗(yàn)證是否由于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化而使變速器在車輛運(yùn)動過程中齒輪因?yàn)檗D(zhuǎn)矩的變化過快而引起的異響，此方案在解決怠速異響有一定作用。試驗(yàn)結(jié)果表明，此方案對于解決此問題與增加配重的方案（方案一）效果一致，也是僅降低了異響時(shí)速。

方案三：在變速箱吊掛兩側(cè)各增加一個(gè)卡環(huán)。此車型發(fā)動機(jī)支承采用三點(diǎn)懸置形式。為了減小變速器的振動，特意在變速箱吊掛處增加2個(gè)薄卡環(huán)，從而限制變速器的左右振動范圍，降低傳動軸的振動范圍。試驗(yàn)表明此方案對于異響未有影響，所以此方案評分為3分，即與原狀態(tài)一致，沒有改變。

4.4 小結(jié)

通過上述一系列的試驗(yàn)表明，通過增加傳動系轉(zhuǎn)動慣量或者衰減甚至切斷傳動系聲響傳遞，都可以有效降低噪音，從而變相達(dá)到降低變速箱內(nèi)部聲響的目的，但無法從根本上使其消失。而方案五降低異響的效果和生產(chǎn)服務(wù)的可行性較好，可以予以采納。

4.5 異響根本原因分析

從上述一系列的試驗(yàn)可以得到，聲響來自變速箱?，F(xiàn)根據(jù)上述結(jié)果，推測異響原因，具體如下圖1。

4.6 變速箱異響頻率測定

為了進(jìn)一步查找變速箱內(nèi)部響聲來源，制作了如下方案，對理論上齒輪嚙合頻率和實(shí)際的聲響進(jìn)行了對比驗(yàn)證。

4.6.1 變速箱齒輪嚙合頻率理論計(jì)算（見表5）

4.6.2 實(shí)測頻率

測試儀器軟件：振動噪聲儀及TEST.LAB

測試內(nèi)容：保持檔位在5檔，汽車勻加速行駛。

傳感器位置：在變速箱體貼振動傳感器，在車架上固定聲音采樣設(shè)備。

通過變速箱頻譜分析可以看出：在880～970Hz頻率段內(nèi)，即圖中的紅色區(qū)域內(nèi)聲響較為突出。此聲音頻率有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）聲音頻率段處于1000Hz左右，而此頻率聲音會讓人感覺很不舒服；

（2）聲音頻率處于880～970之間，呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)；

（3）聲音不隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化而變化，很可能是一種由共振引起的聲響。

（4）上述聲音是在變速箱殼體上測得，理論上應(yīng)該是包括發(fā)動機(jī)聲音在內(nèi)的整車所有噪音合在一起的效果。

4.7 總結(jié)

經(jīng)過上述一系列的試驗(yàn)，可以將聲源確定在變速箱內(nèi)部。下一步的工作就是分析上述頻譜測試結(jié)果，進(jìn)一步查找問題根源。通過在傳動軸內(nèi)部增加消音材料的方案可以解決此現(xiàn)象，而且具備簡單、實(shí)用、易于操作等特點(diǎn)，提高了客戶滿意度，所以已經(jīng)在市場上予以執(zhí)行。

5 結(jié)語

本文針對國內(nèi)某輕型卡車的傳動系異響，提出了一套理論與實(shí)際相結(jié)合的試驗(yàn)驗(yàn)證方法。采用該方法，可以將傳動系的各個(gè)組成部分相對獨(dú)立起來，消除相互之間對于響聲的影響，有助于判斷異響的根源。而且也從整體上對整車異響的來源進(jìn)行了分析判定。最后根據(jù)此方法采取的措施來看，取得了很好的效果，同時(shí)也證明了這種方法也是有效的。

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