介石磊 孫玉鳳

（黃河交通學(xué)院，河南 焦作 450062）

汽車傳動系NVH的測試分析與改進

介石磊 孫玉鳳

（黃河交通學(xué)院，河南 焦作 450062）

本文通過對汽車傳動系的NVH試驗，發(fā)現(xiàn)一些常見的由傳動軸、變速器、離合器等引起的車內(nèi)振動噪聲問題，然后在理論上分析了產(chǎn)生這些振動與噪聲的主要因素，并對各影響因素進行了分析，而后進行優(yōu)化改進，達到了汽車傳動系NVH性能要求。

傳動系；NVH；分析

隨著汽車的發(fā)展，人們對汽車的性能要求也越來越高。除動力性、經(jīng)濟性、污染排放等性能外，對汽車舒適性的要求逐漸提高。汽車NVH涵蓋了噪聲、振動和聲振粗糙度三個方面。汽車NVH研究目的是改善汽車乘坐舒適，提高乘客的感官舒適度。因此汽車NVH特性就成了衡量汽車制造質(zhì)量的一個綜合性指標。汽車的振動與噪聲主要來源于發(fā)動機、底盤中傳動系統(tǒng)和行駛系，而汽車傳動系對汽車NVH性能影響顯著，因此，研究汽車傳動系的NVH特性對于降低汽車整車的振動、噪聲有著很好的效果［1-2］。

1　汽車振動噪聲測試方案

參加測試的試驗對象為前置前驅(qū)的乘用車，主要測試離合器、變速器及傳動軸對汽車NVH特性的影響。測試工況為起動、暖機、怠速、勻速、加速、減速及大負荷工況；評價指標為車內(nèi)噪聲，測量點為方向盤及駕駛員座椅。測量車內(nèi)噪聲時，汽車門窗緊閉，測試點選在駕駛員右耳及汽車后排座椅中央位置。加速度傳感器布置在汽車無轉(zhuǎn)向時方向盤的正上方及駕駛員座椅滑槽處。通過檢測方向盤和駕駛員座椅的振動加速度及車內(nèi)噪聲來衡量測試車輛的NVH性能。

2　車輛NVH的測試及解決方案

2.1傳動軸振動測試及解決方案

對某國產(chǎn)1.2L前置前驅(qū)乘用車進行車內(nèi)噪聲測試，從發(fā)動機起動、暖機、怠速、加速測試，加速測試時，掛上3檔由節(jié)氣門半開時升速，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速為3000r/min時，測得駕駛員耳旁噪聲為73.8 dB（A）噪聲峰值，當?shù)∷贂r，踩下油門踏板這個噪聲不存在。噪聲來自于來自于兩個方面聲響和物體的振動，因此判斷該噪聲主要來自于傳動軸的振動。進一步檢測，發(fā)動機在該轉(zhuǎn)速下，傳動軸產(chǎn)生的二階主激振頻率和一階彎曲模態(tài)頻率分別為110Hz和112Hz，振動能量的峰值往往出現(xiàn)在共振的時候，因此判斷，由于傳動軸彎曲模態(tài)與發(fā)動機激勵頻率耦合產(chǎn)生共振效應(yīng)，使得噪聲增大。進一步驗證，對傳動軸做模態(tài)分析，傳動軸一階彎曲模態(tài)頻率與發(fā)動機二階主激振頻率耦合，產(chǎn)生了共振。

研究傳動軸的NVH特性，降低傳動軸的噪聲、振動及聲噪粗糙度就是避免傳動軸彎曲模態(tài)與發(fā)動機激勵頻率耦合。因此可以采用兩種措施。

一是避免共振，可以改變傳動軸的一階模態(tài)或改變發(fā)動機二階主激振頻率。相比較而言，改變傳動軸的一階模態(tài)容易實現(xiàn)。依照公式：

傳動軸一階固有頻率比本車傳動軸最高轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的頻率要高出15%，代入公式可以得出傳動軸所需的最低固有頻率。

依據(jù)傳動軸所需的最低固有頻率來設(shè)計傳動軸，關(guān)鍵是確定傳動軸的主要參數(shù)和主要尺寸。傳動軸的基本參數(shù)包括傳動軸長度、臨界轉(zhuǎn)速、及滑動花鍵的尺寸以及主、從動軸夾角等。確定好的參數(shù)和尺寸根據(jù)所傳最大扭矩、最高轉(zhuǎn)速，按有關(guān)標準，需要校核傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速和扭轉(zhuǎn)強度。本文所研究的某國產(chǎn)1.2L前置前驅(qū)乘用車，傳動軸前段為兩端自由支撐、壁厚均勻的等截面?zhèn)鲃虞S，它的臨界轉(zhuǎn)速

由此可見，影傳動軸的長度、內(nèi)外徑、支撐及材料的選擇。

二是吸收振動能量，因此為傳動軸增加動力吸振器?？紤]到成本問題，本文采用增加動力吸振器的方法。根據(jù)實車的空間，合理選擇動力吸振器的質(zhì)量，合理的規(guī)劃吸振器安裝位置。并進行大量的試驗驗證吸振器的選擇和安裝是否合理。有動力吸振器與無動力吸振器的傳動軸振動峰值比較如圖1所示，車內(nèi)噪聲減小，在轉(zhuǎn)速3000 r/min時噪聲峰值消失，達到設(shè)計要求。

圖122　傳動軸Z軸方向模態(tài)振動

2.2變速器振動原因及解決方法

汽車變速器出現(xiàn)振動與噪聲。主要來源于變速器零部件及各部件相連處出現(xiàn)各種異常的振動，變速器目標值測試，在試驗臺架上完成。其分析方法主要是用其噪聲聲壓級的大小來判斷分析。

對某國產(chǎn)1.2L前置前驅(qū)乘用進行變速器噪聲測試，在試驗全過程中，傳感器的測試點選擇在安裝、較平整的變速器殼體表面，拾取變速器的振動信號。測試點選擇3個，測試結(jié)果取平均值。該款傳感器三向輸出，可同時測橫向、縱向和和垂直方向質(zhì)點位移和加速度。測試結(jié)果轉(zhuǎn)速在1500rpm時，聲壓級為69.8dB，當轉(zhuǎn)速上升到3000rpm時，聲壓級為77.9dB，速度每增加一倍，噪聲增大8dB左右。試驗表明隨著轉(zhuǎn)速的升高，變速器的噪聲越大。歸其原因，主要是因為齒輪的噪聲隨速度增加而增加。

為解決變速器振動及噪聲問題，對變速器的兩個軸承進行更換處理，更換后的軸承的精度更高，軸承的游隙更小。按照規(guī)定的扭緊力矩和安裝順序進行安裝。更換軸承后，需要走合10min以上，以減少安裝時帶來的誤差。然后重新進行變速器進行測試，改進前后的變速器測試。

通過測試改進前后比較，改進后的變速器，在起動、怠速、加速、大負荷等多種工況下，聲壓級都比較低。這個結(jié)果說明對變速器的改進是有成效。

2.3離合器振動原因及解決方法

離合器在傳動系工作中，通常存在大量強烈的干擾噪聲，所測信號易被噪聲所淹沒。在振動環(huán)境中進行有效信號的提取是傳動系NVH測試的難點。有效的沖擊信號在頻域上表現(xiàn)為貫徹所有頻率的等幅信號。傳動系的噪聲則主要分布在低頻段，高頻段相對干擾較弱?？梢栽诟哳l段進行離合器NVH的測試，在換擋過程中對離合器進行振動測試試驗，并利用短時傅里葉對所測信號進行處理。而后對離合器主動盤和從動盤單獨進行分析。

分析可得離合器NVH特性受靜摩擦系數(shù)、阻尼系數(shù)、摩擦系數(shù)變化率、傳動軸剛度以及正壓力波動的影響。

為解決離合器振動及噪聲問題，第一增大離合器靜摩擦系數(shù)，減小離合器抖動的幅度，縮短接合時間；第二合理的提高離合器的阻尼系數(shù)、增大離合器輸出軸的扭轉(zhuǎn)剛度、降低接合中的抖動，以減少正壓力的波動，增強接合過程的平穩(wěn)性；三改善控制方法。這樣對離合器的改進很有成效。

3　結(jié)論

本文針汽車的NVH特性做了局部的研究，對于汽車傳動系存在的噪聲、振動以及聲振粗糙度的問題，進行了優(yōu)化設(shè)計，改善汽車乘坐舒適，提高乘客的感官舒適度。達到了設(shè)計要求。

［1］黃冬明，上官文斌.汽車常見NVH問題與解決方案［J］.新技術(shù)新工藝，2011（9）：19-22.

［2］祁玲華.汽車變速器NVH的測試分析與改進［D］.重慶：華東交通大學(xué)，2011.

Test Analysisand Improvement of AutomobileTransmission SystemNVH

Jie Shilei Sun Yufeng
（Huanghe Jiaotong University，Jiaozuo Henan 450062）

Through test of automobile transmission system NVH，this paper found some common problems of automobile interior noise and vibration caused by drive shaft，gearbox，clutch and so on，then on the basis of theoretical analysis，the main factors causing the vibration and noise were analyzed，and the influencing factors were analyzed and then optimized and improved，to meet the requirement of automobile transmission system NVH performance.

transmission system；NVH；analysis

U463.212；U467

A

1003-5168（2015）12-0113-2

2015-11-17

介石磊（1982-），男，本科，講師，研究方向：交通運輸。