呂孟理，盧劍偉，季明微，康海波

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

隨著客戶對(duì)車輛的品質(zhì)要求越來越高，變速器的 NVH性能在開發(fā)過程中也越來越多被關(guān)注。變速器的齒輪敲擊（Gear rattle）噪音、嘯叫（Whine）是影響整車NVH性能的重要因素之一。變速器的振動(dòng)、噪音通過變速器殼體進(jìn)行振動(dòng)傳遞和輻射，變速器殼體的模態(tài)對(duì)變速器噪音、振動(dòng)有很大影響。在變速器設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，一般先對(duì)變速器殼體模態(tài)分析優(yōu)化再進(jìn)行模具件的開發(fā)，模具件開發(fā)到位后需要進(jìn)行模態(tài)測試，最后結(jié)合整車 NVH測試情況確認(rèn)變速器殼體模態(tài)是否需要進(jìn)一步優(yōu)化。

1 變速器模態(tài)分析

變速器殼體模態(tài)分析目的是考察殼體的振動(dòng)頻率，分析殼體振動(dòng)頻域與發(fā)動(dòng)機(jī)基頻及齒輪嚙合頻率的關(guān)系，找到找出殼體的震動(dòng)劇烈區(qū)域，為后期的整車 NVH分析、試驗(yàn)提供數(shù)據(jù)支持及參考。在對(duì)變速器殼體模態(tài)進(jìn)行分析時(shí)，一般會(huì)先使用 CATIA建立該變速器殼體 3D數(shù)據(jù)，再利用Hypermesh和Nastran軟件對(duì)變速器殼體進(jìn)行模態(tài)分析，提取變速器殼體模態(tài)和振型。

圖1 某款變速器殼體網(wǎng)格數(shù)據(jù)

某款變速器殼材料為AlSi9Cu3，彈性模量為70000MPa，泊松比為 0.33，密度為 2.73×10-9t/mm3，其模態(tài)分析結(jié)果如下表1所示：

表1

該變速器匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)為4沖程，發(fā)動(dòng)機(jī)的基頻根據(jù)公式計(jì)算(n為發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，Z為發(fā)動(dòng)機(jī)的缸數(shù)，τ是發(fā)動(dòng)機(jī)的沖程數(shù))，由此可得出發(fā)動(dòng)機(jī)基頻共振區(qū)域約為20～200Hz，殼體的 1階頻率計(jì)算值為 628Hz，避開了發(fā)動(dòng)機(jī)的基頻共振區(qū)域。

2 變速器殼體模態(tài)分析

采用錘擊法模態(tài)測試方法對(duì)變速箱殼體進(jìn)行模態(tài)測試分析，通過測量數(shù)據(jù)提取分析殼體的各階頻率、阻尼和模態(tài)振型。

圖2 變速器殼體模態(tài)測試圖

某款變速器殼體的模態(tài)測試結(jié)果與仿真誤差率：

表2

3 變速器異常振動(dòng)分析

針對(duì)該變速器在整車各擋加速下噪音測試表明，該車在各擋加速到2700rpm左右時(shí)，在1070Hz左右有明顯噪音，進(jìn)一步對(duì)對(duì)變速器的殼體振動(dòng)測試，在1070Hz左右變速器殼體也存在明顯的共振。

圖3 右耳colormap圖

圖4 變速器殼體振動(dòng)圖

通過對(duì)該變速器的結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)該變速器的常結(jié)合齒輪為24齒，該齒輪在各擋下加速工況下都存在24階嚙合頻率，該齒輪副的在2700rpm的嚙合頻率f=z*n/60=24*2700/60=1080Hz（z為齒數(shù)，n為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速），即在2700rpm存在1080Hz的齒輪副嚙合頻率，此頻率與變速器殼體1073Hz（4階）非常接近，故可以判斷變速殼體異常振動(dòng)與其4階模態(tài)以及常嚙合齒輪頻率相關(guān)。

4 結(jié)論

文章分析某變速器殼體模態(tài)，針對(duì)整車 NVH測試發(fā)現(xiàn)的殼體異常振動(dòng)進(jìn)行了分析，確認(rèn)了變速器殼體異常振動(dòng)與模態(tài)關(guān)系，對(duì)變速器開發(fā)與整車 NHV測試問題分析有一定指導(dǎo)意義。

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