雷根成

（衡陽風(fēng)順車橋有限公司）

隨著中國汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的用戶除注重汽車的駕駛性能和駕乘舒適度外，也越發(fā)地重視整車的噪聲控制。相關(guān)研究表明，車內(nèi)噪聲除受地面狀況、輪胎、軸承及車架結(jié)構(gòu)等影響外，其主要影響來自于驅(qū)動(dòng)橋減速器[1]。減速器出現(xiàn)噪聲的原因有很多，文章從軸承預(yù)緊方面分析減速器出現(xiàn)噪聲的原因，并給出解決方案，同時(shí)依托后橋疲勞耐久測試臺(tái)架，運(yùn)用NVH 分析軟件對(duì)該型減速器進(jìn)行噪聲測試分析，獲得了噪聲和振動(dòng)峰值頻率，驗(yàn)證了通過調(diào)整后橋減速器軸承預(yù)緊力來降低后橋行駛噪聲的有效性和可行性。

1 軸承預(yù)緊對(duì)減速器噪聲影響的機(jī)理分析

長期的汽車路試經(jīng)驗(yàn)和大量的驅(qū)動(dòng)橋臺(tái)架試驗(yàn)表明，驅(qū)動(dòng)橋主減速器總成（如圖1 所示）螺旋錐齒輪副的安裝是否有足夠的剛性支承，是減速器是否產(chǎn)生噪聲的要因之一，也是該齒輪副能否平穩(wěn)嚙合，并決定其使用壽命的重要因素之一。在選擇齒輪的支承形式時(shí)，必須考慮支承剛性的要求。

在實(shí)踐中，對(duì)支承齒輪軸的軸承采取預(yù)緊措施也可以增強(qiáng)支承剛性；同時(shí)，軸承預(yù)緊還可以消除裝配的原始間隙，縮短磨合期甚至在正常使用初期減緩軸承間隙的出現(xiàn)及增大。減速器總成的軸承預(yù)緊力包括主動(dòng)齒輪預(yù)緊力和差速器軸承預(yù)緊力。差速器軸承的預(yù)緊力可以根據(jù)主從動(dòng)齒輪間隙和嚙合印跡，通過左/右差速器軸承調(diào)整螺母來進(jìn)行調(diào)整，而主動(dòng)齒輪支承軸承預(yù)緊力只能通過調(diào)整主動(dòng)齒輪螺母的擰緊力矩來確定。因此主動(dòng)齒輪螺母擰緊力矩的大小對(duì)減速器整體噪聲有相當(dāng)大的影響。主動(dòng)齒輪軸承預(yù)緊力如果過大，會(huì)造成軸承超負(fù)荷工作，磨損加劇，溫度急劇升高，軸承壽命縮短，使機(jī)構(gòu)出現(xiàn)噪聲等異常情況；預(yù)緊力如果偏小，會(huì)造成受載短期磨合后軸承配合間隙加大，從而嚴(yán)重影響主從動(dòng)齒輪副之間應(yīng)有的間隙，造成齒輪副運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生沖擊，磨損加劇，齒輪組不能正常工作，由此產(chǎn)生嚴(yán)重的噪聲以及異響[2]。

2 軸承預(yù)緊力的確定

全新開發(fā)的減速器總成通常都是以類似產(chǎn)品的工藝參數(shù)為參考，對(duì)軸承進(jìn)行預(yù)緊。以某型驅(qū)動(dòng)橋減速器為例，依據(jù)主動(dòng)齒輪前后軸承型號(hào)并結(jié)合類似產(chǎn)品，選定190～250 N·m 范圍內(nèi)的扭矩對(duì)主動(dòng)齒輪螺母進(jìn)行擰緊，通過主動(dòng)齒輪螺母的擰緊力矩對(duì)軸承進(jìn)行預(yù)緊，這樣確定擰緊力矩的減速器總成在后期試驗(yàn)過程中出現(xiàn)了噪聲偏大的現(xiàn)象。

為解決這一問題，在確保從動(dòng)齒輪與主動(dòng)齒輪的嚙合間隙和嚙合印跡合理的前提下，比對(duì)在不同的主動(dòng)齒輪螺母擰緊力矩下減速器總成的噪聲表現(xiàn)。為了更加精確地選定擰緊力矩范圍，選用6 組不同的擰緊力矩（如表1 所示）達(dá)到不同的軸承預(yù)緊力，對(duì)同一減速器總成的主動(dòng)齒輪前后軸承進(jìn)行預(yù)緊，再進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)以測試不同預(yù)緊力下減速器總成的噪聲數(shù)據(jù)。從表1 可以看出，擰緊力矩越大，旋轉(zhuǎn)力矩越大，但都在合理范圍（1.2～2.0 N·m）內(nèi)。

表1 6種不同預(yù)緊力的減速器總成相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)照表

3 試驗(yàn)準(zhǔn)備和方法

3.1 試驗(yàn)條件及硬件需求

對(duì)某SUV 進(jìn)行后橋噪聲測試，需提前準(zhǔn)備好單級(jí)減速器6 臺(tái)，調(diào)試好后橋臺(tái)架試驗(yàn)機(jī)，同時(shí)提前安裝好麥克風(fēng)、振動(dòng)傳感器，連接電源線、數(shù)據(jù)線和筆記本。試驗(yàn)條件如下：

1）為消除環(huán)境噪聲對(duì)NVH 試驗(yàn)的影響，在試驗(yàn)臺(tái)周邊搭建隔聲墻，確保試驗(yàn)環(huán)境噪聲小于50 dB；

2）要求測試平臺(tái)能夠準(zhǔn)確顯示不同擋位主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速，并能在一定轉(zhuǎn)速下維持一段時(shí)間，方便測試系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和計(jì)算。

3.2 后橋臺(tái)架噪聲測試方案

以QC/T 533—1999 為試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行噪聲對(duì)比。后橋減速器行駛噪聲的測試主要是利用后橋疲勞耐久試驗(yàn)機(jī)，通過調(diào)節(jié)輸入轉(zhuǎn)速，在距離減速器上方300 mm的4 個(gè)位置布置麥克風(fēng)，采集噪聲數(shù)據(jù)[3]，同時(shí)在主動(dòng)齒輪前后2 個(gè)軸承擋位置布置振動(dòng)傳感器測量振動(dòng)，具體布置位置，如圖2 所示。

圖2 汽車后橋減速器噪聲測試平臺(tái)安裝圖

在不同的輸入轉(zhuǎn)速條件下，運(yùn)用噪聲分析軟件分別檢測6 個(gè)不同預(yù)緊力的減速器的噪聲和振動(dòng)數(shù)據(jù)。

4 后橋噪聲測試結(jié)果

對(duì)6 臺(tái)不同預(yù)緊力的減速器裝配同樣的后橋殼以及半軸總成，進(jìn)行臺(tái)架NVH 測試后，對(duì)噪聲聲壓值進(jìn)行比對(duì)，部分采集數(shù)據(jù)圖，如圖3 所示。從圖3 可以看出，在不同轉(zhuǎn)速下軸承位置的振動(dòng)區(qū)別并不大，但最大噪聲還是有一定的區(qū)別。

圖3 各種轉(zhuǎn)速下后橋減速器噪聲曲線圖

通過軟件對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，再對(duì)測試噪聲進(jìn)行聲壓級(jí)對(duì)比，如表2 所示。從表2 中可以看出：3 號(hào)和4 號(hào)后橋減速器總成的噪聲測試數(shù)據(jù)較為理想；1 號(hào)和2 號(hào)后橋減速器總成的主動(dòng)齒輪軸承預(yù)緊力偏小，在轉(zhuǎn)速較小的工況時(shí)噪聲較為理想，但在常規(guī)轉(zhuǎn)速時(shí)噪聲已經(jīng)超出預(yù)期，而且到高速工況時(shí)噪聲上升明顯；5 號(hào)和6 號(hào)后橋減速器總成的主動(dòng)齒輪軸承預(yù)緊力偏大，導(dǎo)致軸承的預(yù)緊負(fù)游隙偏大，在轉(zhuǎn)速較小的工況時(shí)噪聲還比較理想，但在常規(guī)轉(zhuǎn)速和高速工況時(shí)噪聲偏大。通過試驗(yàn)對(duì)比，使用210～230 N·m 范圍內(nèi)的擰緊力矩對(duì)主動(dòng)齒輪螺母進(jìn)行擰緊，可以讓減速器總成達(dá)到最優(yōu)的噪聲控制效果。

表2 不同后橋減速器噪聲聲壓級(jí)對(duì)比表dB

5 結(jié)論

文章通過調(diào)整不同的軸承預(yù)緊力，并利用NVH 噪聲測試軟件收集后橋在臺(tái)架試驗(yàn)中的噪聲數(shù)據(jù)，對(duì)比不同狀態(tài)下的軸承預(yù)緊度，選擇合適的主動(dòng)齒輪螺母擰緊力矩，來取得合適的驅(qū)動(dòng)橋減速器軸承預(yù)緊度，從而使得減速器總成噪聲和振動(dòng)水平取得最佳值。同時(shí)文章研究的驅(qū)動(dòng)橋減速器軸承預(yù)緊對(duì)噪聲測試的影響也適用于越野車和乘用車驅(qū)動(dòng)橋，對(duì)類似的驅(qū)動(dòng)橋減速器降噪提供了一定的研究途徑和方向。