汽车手动变速器齿轮啸叫问题试验探究
汽车变速箱啸叫声解决方法 朱青枝
汽车变速箱啸叫声解决方法朱青枝发表时间：2018-05-31T15:13:21.617Z 来源：《基层建设》2018年第10期作者：朱青枝[导读] 摘要：近几年来我国经济得到了飞速的发展，交通行业也随之发展，人们的经济水平提升，私家车也变得普及起来，国内的汽车市场也繁荣起来，人们对于汽车的要求也从最初的代步工具转变成更要求性能。
陕西法士特汽车传动集团有限责任公司 722409 摘要：近几年来我国经济得到了飞速的发展，交通行业也随之发展，人们的经济水平提升，私家车也变得普及起来，国内的汽车市场也繁荣起来，人们对于汽车的要求也从最初的代步工具转变成更要求性能。
作为汽车的一个重要的组成部分，变速箱的制造水平也得带了极大地提升，从开始的手动变速朝着高速、高扭矩的方向发展。
随着汽车行业的发展，汽车的NVH问题也越来越受到广泛关注，它包括汽车的噪声、振动与声控的粗糙度，作为NVH问题的一种主要形式，变速箱的啸叫问题也需要采取可靠有效的措施进行解决。
文章通过研究，提出了解决这一问题的可行性对策。
关键词：变速箱；啸叫；齿轮宏观参数；传递误差；微观修形当下人们对于汽车的要求越来越高，越来越重视乘车体验，不再把汽车视为简单地代步工具。
所以，汽车的故障问题越来越受到关注，作为汽车的主要故障问题之一，汽车的噪声问题也受到了广泛关注。
汽车的噪声来源主要有三，分别是发动机、排气系统和变速箱，而变速箱噪声的最主要来源，就在于齿轮啮合引起的噪声。
通过以往的研究，对于齿轮啮合的噪声的成因已经有了较为科学的阐述，目前的研究重点就在于如何有效的降低齿轮啮合的噪声。
根据研究表明，齿轮啮合噪声的主要成因有两个，一是齿轮啮合不平稳引起的噪声；二是传动系统由于受力导致变形而引起的噪声，针对这两个成因，就可以采取针对性措施降低噪声了。
当今的汽车市场上，用户满意度最低就要数手动变速箱三档滑行啸叫的问题了，本文针对这一问题采用实验的形式，将实验结果作为依据，参考实验过程中的实际数据，从多方面入手对噪声问题尝试解决，便于在以后的变速箱设计过程中给用户更好的行车体验。
基于MASTA的汽车变速器齿轮啸叫分析
基金项目：国家高技术研究发展计划（863计划）资助（2015AA043001）基于MASTA 的汽车变速器齿轮啸叫分析王成金达肖科（重庆大学汽车工程学院，重庆400044）摘要：运用MASTA 软件，分析某两轴式汽车变速器齿轮传动误差，并确定该变速器的主要噪声源；进行啸叫分析，并通过对齿轮宏观参数（压力角、螺旋角）、微观参数（齿向齿形、齿廓）进行优化，提高了传动精度与啮合刚度，减小了啸叫噪声。
关键词：MASTA ；变速器；传动误差；啸叫分析；齿轮优化0引言随着汽车工业的不断发展以及人们生活质量的不断提升，驾驶者对汽车的舒适性要求日益提高。
汽车NVH 特性研究在改善乘坐舒适性中有重要的意义，同时对提升汽车零部件寿命也有重要作用。
而变速器作为重要的动力传递部件，是汽车振动噪声的一个重要来源，加工、装配存在的误差以及外部载荷等因素的变化都会引起工作过程的振动与噪声。
齿轮噪声主要有啸叫噪声、拍击噪声[1]。
啸叫噪声主要由变速器的内部激励引起，即变速器齿轮在轮齿啮合时产生振动引起的。
就其本质而言，齿轮啸叫噪声是齿轮的传递误差激励所致，一定程度上，齿轮的啸叫研究便可转为对传动误差的研究[2]。
MASTA 软件是英国SMT 传动技术有限公司研发的产品，该软件涵盖传动系统选配、制造一体化等功能，在舰船、工业（包括风电齿轮箱等）、车辆和航空等诸多领域得到了广泛应用[3]。
通过MASTA 对变速器建模，进行系统的变形分析得到可以齿轮的错位，进行齿面接触分析可以得到传动误差，以分析系统的动态性能，并通过优化降低传动误差，改善NVH 性能。
1变速器模型建立该汽车变速器为一个两轴式五挡手动变速器。
变速器倒挡齿轮为直齿圆柱齿轮，其余各挡均为斜齿圆柱齿轮。
发动机动力经过离合器传递至变速器输入轴，结合套的滑动完成各挡齿轮的啮合，实现将动力传递至主减速器。
变速器模型如图1所示。
由图1可知，该变速器输入轴上齿轮为固联齿轮，输出轴除输出轴齿轮外均为空套齿轮，通过结合套完成啮合。
变速器齿轮修形对齿轮啸叫的影响研究
变速器齿轮修形对齿轮啸叫的影响研究作者：张强王君杨超张凯张新亮来源：《时代汽车》 2017年第21期摘要：变速器齿轮啸叫是影响整车NVH性能的一个重要方面。
其中，解决齿轮啸叫问题主要有两种方法：一、从噪音传递路径上入手；二、从齿轮本身入手。
本文主要采用第二种方法，进行齿轮修形，通过试验来验证变速器齿轮修形对齿轮啸叫的影响。
关键词：变速器；齿轮；啸叫；修形1引言随着人们生活水平提高，汽车已经成为生活中不可缺少的一部分。
人们不但关注汽车的动力性和经济性，对整车NVH指标要求越来越高。
整车行驶过程中有很多噪音，如发动机噪音、胎噪、变速器齿轮啸叫等。
这些噪音很容易被顾客听到和抱怨，所以我们必须通过测试分析找到噪声源，然后采取一些措施降低整车噪音，达到顾客接受的程度。
齿轮啸叫是影响入耳听觉舒适度一个重要方面，变速器齿轮啸叫是一种高频噪音，与发动机转速和齿轮齿数有关。
其传递路径是由啮合的承载齿轮到轴承，再传递到变速器壳体，经变速器壳体到汽车车身，再到顾客耳中。
所以要减小齿轮啸叫有两种措施：一、从噪音传递路径入手，优化悬置，抑制换挡钢索振动，增加声学包；二、从变速器本身参数入手，优化轴和壳体模态，提高轴承精度，进行齿轮修形等方式，抑制齿轮的啸叫。
2本文的研究意义和内容2.1本文的研究意义本文针对DAE某款变速器搭载整车上，采用噪声数采设备，分别在驾驶员右耳、变速器近场等位置布置麦克风，在一级减速齿轮、差速器壳体、输入轴末端位置布置振动传感器，采集振动噪声数据进行分析。
通过阶次分析的方法，提取相应齿轮阶次下的振动噪声值，利用差值法与振动噪声总级进行比较。
如果总声压级大于阶次噪声20dB (A)以上，则认为主观评价时入耳很难察觉变速器的啸叫。
2.2本文的主要研究内容通过整车NVH试验，发现其啸叫阶次与一级减速齿轮阶次一致，判定产生啸叫的位置是一级减速齿轮。
通过对一级减速齿轮的齿面修形，验证齿轮修形对变速器齿轮啸叫的影响。
变速器NVH试验
台架的整体构造
传感器 1.声级计——测量变速器附近实验环境的噪声水平，并 据此合理的选择声压传感器的布置点。 2.声压传感器——测量变速器辐射的声压信号 3.加速度传感器——测量变速器壳体的振动 4.编码器——监控与测量变速器输入与输出端的转速 5.扭矩传感器——测量扭矩
台架的整体构造
台架传感器的总体布置 本次实验台中装有两个编码器分别用来测量驱动电机和 负载电机的转速，三个扭矩传感器分别测量驱动电机到 变速器输入端、增速器输出端到惯量盘和惯量盘到加载 电机输出端的扭矩。扭矩传感器和编码器的布置如下：
实验结果与分析
时域波形分析 阶次分析 频谱分析 互动滤波分析 定位齿轮敲击 噪声发生的频率 被测变速器齿轮敲 击噪声现象的特点
声音的回放
分析对象和评价方法
变 速 器 啸 叫 评 价 方 法
变速器在传递发动机动力在1-5档运行时,需 要经过两级传动,即有两对齿轮在传递动力,每对 传递动力的齿轮都会有各自的声音,通过提取每 对齿轮的声音与车内总体噪声进行对比评价。对 采集到的各档车内躁音,利用HEADArtemiS9.00 进行阶次跟踪分析,得出各档位运行工况下的噪 音。 其评价标准为:齿轮啮合噪声要小于车内噪 声10dB以上。
变速器台架噪声测试流程
振动和噪声传感器的安装
实验方法的制定
敲击噪声 根据齿轮敲击噪声的产生原理，车辆发动机输 出的周期性变化扭矩导致其输出转速周期性的波动， 周期性波动的转速则会通过弹性离合器系统传到变 速器轴系，并传递到变速器动力流中的每一对齿轮， 当这一转速波动较大时，将导致变速器内部非工作 部件在允许的工作间隙内产生不规则的来回敲打现 象，即产生齿轮敲击噪声。
变速器台架噪声测试流程
根据变速器的特性布置传感器 振动传感器一共布置了 4 路通道，其中 2 路测量 X 方向的振动，1 路测量 Z 方向的振动，1 路测量 Y 方向 的振动。声压传感器的安装依据 QC/T 568-1999 的要 求，布置于变速器 X、Z 方向上，X方向的声压传感器 保持水平，Z 方向的声压传感器保持竖直，且两个传感 器的中心线都与变速器输入轴中心线垂直相交，由于被 测变速器的尺寸小于 500mm，声压传感器与被测变速 器箱体表面距离为 300mm。
基于齿轮修形的汽车变速器齿轮啸叫噪声改善研究
基于齿轮修形的汽车变速器齿轮啸叫噪声改善研究汤海川;郭枫【摘要】为降低汽车变速器齿轮啸叫噪声,以某变速箱变速器主减速齿轮副为研究对象,借助于Masta仿真软件对齿形和齿向修形进行了仿真研究.通过分析不同修形参数对齿轮传动特性的影响,得到了修形参数对齿轮传动误差和接触应力的影响规律.结果表明:适当的齿顶修缘能有效减小齿轮啮合干涉；适当的齿形鼓形修整能有效改善齿根与齿顶的干涉现象；适当的齿向鼓形修整能有效改善最大接触应力偏载现象；共同产生降低齿轮传动误差和最大齿面接触应力的作用.%In order to reduce the gear screaming noise of automotive transmission,by means of Masta software,the simulation on the effects of tooth form and tooth orientation modification of the main gear pair was carried out.The influences of modified parameters on the characteristics and the error of gear transmission as well as the contact stress were investigated and formulated.The results show:appropriate tip relief can reduce the interference of gear mesh effectively; barrelling relief can improve the interference between gear root and gear tip; lead crown relief can improve the unbalance load of maximum contact stress; the combination of the whole of them can reduce gear transmission error and maximum contact stress.【期刊名称】《上海理工大学学报》【年(卷),期】2013(035)003【总页数】5页(P294-298)【关键词】变速箱;啸叫噪声;齿轮修形;改善【作者】汤海川;郭枫【作者单位】上海汽车变速器有限公司技术中心,上海201800;上海理工大学机械工程学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】U463.22齿轮啸叫噪声是汽车变速器噪声的主要来源之一.在齿轮传动过程中，由于存在齿轮传动误差、弹性变形等因素，使得齿轮副在相互啮入、啮出时，偏离了理论啮合线，从而导致轮齿干涉、冲撞，进而产生激振力，引起传动机构的振动.在振动传动到变速箱外部结构的过程中产生共振而引发啸叫噪声［1-2］.对于齿轮副的非正常啮合，仅仅依靠提高齿轮的制造和安装精度来改善齿轮传动质量往往不能满足要求，而且会增加齿轮的制造成本；齿形修形，可将发生干涉的部分进行适量修除，改善齿面的接触，使传动变得平稳.研究表明，齿轮修形是降低变速器齿轮啸叫噪声的一种有效的途径.1.1 齿形修形为了消除由弹性变形以及误差因素所引起的轮齿啮入、啮出冲击，需将接触齿对中发生干涉的部分进行适量修除，即为齿形修形［3］.齿形修形有多种方式，将靠近齿顶的一部分材料去除掉，称为齿顶修缘；将靠近齿根的一部分材料去除掉，称为齿根修形.对于一对齿轮副可以分别对两个齿轮进行齿顶修缘，也可对其中一个齿轮同时进行齿顶修缘和齿根修形［4］，两种方式可取得同样的效果.但由于齿根修整会使齿根强度减弱，通常采用前一种修形方法. 由于齿轮加工误差造成齿形凸凹不平，尤其是中凹形齿形在一对齿的啮合过程中会发生两次冲击，因此在实际应用中，常采用齿形鼓形修形以改善齿轮表面接触，提高齿轮的承载能力.1.2 齿向修形齿轮承受载荷后，由于受齿轮体和轴的弯曲扭转等弹性变形、齿轮制造误差及箱体变形的影响，会引起齿轮齿向载荷分布不均匀，造成载荷偏向轮齿一端，降低齿轮的承载能力.通过对齿轮齿向方向进行合理的微观修整，能够改善载荷在齿向的分布，使齿轮啮合更平稳.1.3 仿真模型及分析方法借助于Masta仿真软件，以某变速器主减速齿轮副为研究对象，重点开展修形参数对齿轮传动机构特性的影响研究，以寻求降低啸叫噪声的最佳方案.运用Masta仿真软件中包含几何、强度设计以及受载齿面接触分析LTCA （loaded tooth contact analysis）在内的高级LTCA模块，建立目标变速器传动机构的三维模型，模型包括齿轮、轴、轴承、差速器及变速器壳体等零件.其中材料、尺寸及位置关系均与实际情况一致.变速器和差速器壳体的刚度由有限元软件Hypermesh及Ansys计算得到.主减速齿轮副参数如表1所示［5］.为模拟汽车变速器多变的实际工况，需要对建立的模型施加不同的载荷并进行静力学分析.由于不同载荷下产生的弹性变形量不相同，这里选定修形参数的原则是：在确保常用工况最佳状态的前提下兼顾其它工况.按照这一原则，采用最大扭矩的50%进行理论计算.目标变速器常用工况扭矩为74.8～112 N·m，其传动误差的目标值初步定为2μm，由材料20 MnCr5的接触疲劳性能试验得知，最大齿面接触应力目标值不应超过1 500 MPa.考虑到齿轮啮合过程中刚度变化造成的影响，为了更加准确地计算传动误差和齿面接触应力，利用有限元分析方法，建立齿轮的有限元模型.同时考虑到变速器和差速器壳体的变形，运用FE（finite element）接口，直接导入变速器和差速器壳体等复杂异型件的有限元模型.最终针对目标齿轮及齿面，以理论计算为Masta提供初始的修形参数，通过修形参数的调整，在圆柱齿轮微观修形与分析模块中进行的齿形优化过程，然后针对得到的传动误差和齿面接触应力进行对比分析，最终确定最佳修形参数［5］.2.1 齿顶修缘量对啮合状态影响分析为便于齿轮加工，主从动轮采取相同的齿顶修缘量，在修形曲线、修形长度等条件不变的情况下，改变齿顶修缘量，得到不同扭矩T下的传动误差TE和齿面最大接触应力σ.由图1可见（见下页），齿顶修缘后，传动误差改善不明显；由图2可见（见下页），齿顶修缘后，最大齿面接触应力明显下降，并且随着修缘量的增大，高扭矩时的应力逐渐降低，说明齿顶修缘后，齿轮啮入啮出时的干涉情况得到改善［5］.齿顶修缘改善了齿顶与齿根干涉造成的应力集中现象，但是随着修缘量的增大，齿面的接触区域逐渐变小，尤其是低扭矩下更为明显.修缘量为15μm，扭矩74.8 N·m时的表面最小应力为零，说明啮合过程中有部分齿面没有接触.如图3所示，图中l为主动轮滚动距离.当修缘量为25μm时，接触区域严重缩小.为了使载荷尽可能地分布整个齿面，提高齿轮的承载能力，齿顶修缘量不宜过大.根据以上分析，认为齿顶修缘量为10μm为较适宜［5］.2.2 齿形鼓形量对啮合状态影响分析以齿顶修缘量为10μm，分别对鼓形量2，5，8，11μm进行齿形鼓形修形仿真，比较不同齿形鼓形量对齿轮传动特性的影响.由图4可见，齿形鼓形修形后，高扭矩下的传动误差明显降低，低扭矩下的传动误差随着鼓形量的增大不断增大，造成这种现象的原因是当齿形鼓形修形量较大时，降低了低扭矩下的重合度.在低扭矩下，齿轮的接触情况开始变坏.由图5可见，齿形鼓形修形对齿面接触应力影响显著，鼓形修形后高扭矩下的应力降低明显.但是随着鼓形量的增大，最大应力变化的范围越来越小.当鼓形修形量为8μm和11μm时，齿面最大接触应力几乎不变. 图6为扭矩在74.8 N·m时，不同齿形鼓形量主动轮工作齿面载荷分布.从图6中齿面应力分布可见，齿形修形后，齿根与齿顶的干涉现象基本消除，齿面应力分布比修形前更加合理.由于齿形鼓形修形有齿顶修缘的效果，所以随着鼓形量的增大，齿面的接触区域越来越小，齿形鼓形量为11μm时，接触区域变成中间很窄的一部分.综合以上分析，从兼顾高、低扭矩的运行状态以及使载荷合理分布的角度出发，鼓形量不宜过大，推荐齿形鼓形量为5μm［5］.通过观察图6的应力分布图发现，在小齿轮啮入的一端，仍存在严重的应力集中现象.这是由于轮齿啮合时，存在啮合歪斜度，而导致齿轮啮合时发生偏载，要解决这一问题，需要对其进行齿向修形.2.3 齿向修形对啮合状态影响分析以齿顶修缘量为10μm，齿形鼓形量为5μm，进行齿向鼓形修形.从Masta分析结果得到齿轮啮合歪斜度为4.509 6μm，啮合综合刚度为15.527 5 N·（mm·μm）-1，选定鼓形量为8，12，16，20μm分析不同齿向鼓形量对齿轮传动特性的影响.由图7所示的齿间鼓形量与传递误差的关系可见，在高扭矩下，随着鼓形量的增大，传动误差明显降低.而鼓形量为16μm和20μm时，传动误差在74.8 N·m （即最大扭矩的50%）基本达到最低点，与理论计算得17.765μm相符.而在低扭矩时，传动误差随着鼓形量的增大不断增大，从兼顾低扭矩的传动误差角度考虑，齿向鼓形量不应过大.由图8所示的齿向鼓形量与齿面最大接触应力的关系可见，与齿形修形结果比，齿面最大接触应力明显降低.在鼓形量达到16μm时，各工况除最大扭矩之外，几乎全部低于1 500 MPa.说明齿向鼓形修形可进一步降低应力集中，使齿面的载荷分布得到改善.由图9（见下页）所示的扭矩74.8 N·m时，不同齿面鼓形量主动轮工作齿面应力分布可见，鼓形量为16μm时，最大应力基本集中在齿面中部，偏载现象已消失，基本达到了降低传动误差和改善齿面最大接触应力的预期目标［5］.试验采用Head公司的Squadriga系统对车内噪声进行测量，该测试设备有两个麦克风对各工况下的室内噪声进行测量及分析，其采样频率为16 kHz.测试过程中麦克风放置在司机双耳周围，以模拟乘客人耳听到的室内噪声.为得到不同输入转速下车辆的室内噪声，使用两个速度传感器来测量变速器输入和输出的速度变化. 为了得到更准确的分析结果，采用阶次（振动频率与轴频的比值）分析方法［6］，通过计算得到目标变速器主减速齿的噪声阶次为9.8阶.试验结果如图10所示，图中n为输入转速；SPL为声压级.结果表明，修形后整车9.8阶噪声较修形前有明显降低，噪声峰值大约降低8 dB左右.由图11所示的的车内噪声图可见：修形后整体噪声峰值消失，啸叫得到明显改善.a.仿真分析得到的最佳修形量结果与50%扭矩点（即常用工况下的扭矩）理论修形量计算结论基本相符.b.适当的齿顶修缘能有效减小齿轮啮合干涉，从而降低齿轮传动误差和最大齿面接触应力；修缘量过大，反而易导致齿轮接触区域减小，产生啮合冲击.c.齿形鼓形修整能够使高扭矩下的应力降低明显，适当的修形量能有效改善齿根与齿顶的干涉现象，使齿面应力分布更为合理.d.齿向鼓形修整是改善齿轮啮合时最大接触应力偏载的有效措施.e.试验结果表明：修形后整车9.8阶噪声较修形前噪声峰值降低大约8 dB左右；修形后整体噪声峰值消失，啸叫明显改善.【相关文献】［1］ Smith J D.Gear noise and vibration［M］.New York：Marcel Dekker INC，2003.30-81.［2］ Umezawa K，Suzuki T，Sato T.Vibration of power transmission helical gears ［J］.Bulletin of JSME，1986，29（251）：1605-1611.［3］易建军，张明，徐中耀.汽车齿轮修形的研究［J］.汽车技术，1997（12）：28-32. ［4］辛经纬，王生泽.齿轮修形及其实现方法研究［J］.设计与研究，2009，36（5）：19-21. ［5］杨本洋.基于Masta的汽车变速器齿轮修形仿真与优化［D］.上海：上海理工大学，2012. ［6］周冠嵩，吴光强.基于阶次分析的客车变速器噪声试验［J］.现代制造工程，2007（11）：85-112.。
手动变速箱齿轮敲击问题研究
手动变速箱齿轮敲击问题研究王从鹤;张国耕;刘鹏【摘要】Manual transmission gear rattle noise is a common gearbox noise. Based on the mechanism of gear rattle, the process of noise propagation, and the effects of the Modal Parameters on vibration noise are studied. There is a 1300-2500Hz noise problem existing at the driver's right ear, when vehicle at the acceleration states. By changing the modal parameters of the cable system and gearbox housing, the noise at the driver's right ear is eliminated, which is also demonstrated with the experimental test.%手动变速箱齿轮敲击是一种常见的变速箱噪音。
从齿轮敲击产生机理出发，研究变速箱齿轮敲击噪音的传播过程，分析拉索与变速箱壳体模态参数对振动噪音传播影响的机理。
结合某车型加速行驶时，驾驶员右耳处存在1300-2500Hz的齿轮敲击噪音问题，通过优化拉索和变速箱壳体设计，改变其模态参数，基本消去驾驶员右耳处噪声，试验验证效果良好。
【期刊名称】《汽车科技》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】5页(P19-23)【关键词】手动变速箱;噪音;设计参数优化;试验验证【作者】王从鹤;张国耕;刘鹏【作者单位】泛亚汽车技术中心有限公司，上海201201;泛亚汽车技术中心有限公司，上海201201;泛亚汽车技术中心有限公司，上海201201【正文语种】中文【中图分类】TB533+.2王从鹤毕业于上海交通大学，研究生学历，硕士学位；工程师；现任职泛亚汽车技术中心有限公司动力总成部项目实施总监，从事车辆动力及传动系统工程开发及其技术管理工作。
变速箱齿轮噪音分析(完整版)
变速箱齿轮噪音的浅析自1894年一个法国工程师给当时的汽车装上世界第一个变速箱以来，汽车变速箱的发展已经走过了一百年的历程。
变速箱，英文叫做Transmission，位处离合器和传动轴之间，可以将发动机的动力和转速输出进行调节后，再传给驱动轮，起到调配作用。
变速箱是汽车动力系统中重要性仅次于发动机的部件，直接涉及操控乐趣和驾乘舒适性。
因此，变速箱的质量直接影响汽车的质量。
汽车变速箱从最早的MT手动档，演变为目前较多汽车上配置的自动档、手自动一体档。
但不论手动档还是自动档的变速箱，都有一个共同的故障模式—噪声。
而变速箱产生噪声的因素又是很多，这里我只讨论其中的一个因素—-齿轮。
为了提高变速箱的质量，降低变速箱的噪声，在齿轮加工过程中，除测量齿轮的的齿形、齿向、径跳等参数外，还会对齿轮的噪音进行检测或者配对使用，这在高端变速箱生产中是比较常见的。
一、齿轮传动噪声的影响因素首先我们分析一下产生噪音的原因。
齿轮噪声更准确地应称为齿轮传动噪声，其声源为齿轮啮合传动中的相互撞击。
齿轮传动中的撞击主要齿轮传动误差和安装误差引起。
1) 齿轮啮合的周期性变化对传动噪声的影响也就是说，当一对齿轮进入啮合时，其啮合点速度的瞬时差异造成在被动齿轮齿顶处产生撞击，发出撞击声音。
在不同载荷下齿轮传动产生的噪声程度也是不同的。
2) 齿轮加工误差和安装误差对传动噪声的影响传动噪声的影响因素主要为齿轮的加工误差和安装误差。
加工误差包括齿形误差、齿向误差、齿距误差、齿圈跳动等。
安装误差主要包括齿轮安装后在变速器内轴线的平行度、中心距、和齿轮副的侧隙等。
a.齿形误差是齿轮精度标准中影响齿轮传动振动噪音的主要误差项目，它破坏了齿轮传动的平稳性，使齿轮在啮合过程中产生瞬时传动比的突变，即产生角加速度，引起附加动载荷的变化，从而产生高频冲击而发出噪音。
b. 齿距误差是由于设备、刀具、齿坯加工时安装定位等多种原因造成的，是不可完全避免的误差，它的存在会造成变速器噪音周期性反复。
汽车变速器齿轮故障诊断方法探讨
汽车变速器齿轮故障诊断方法探讨随着汽车工业的发展，汽车变速器齿轮的质量要求越来越高，一旦出现故障，不仅会影响汽车的使用寿命，还会带来严重的安全隐患。
因此，对汽车变速器齿轮的故障诊断方法进行探讨是非常必要的。
1. 观察变速器油首先，可以观察变速器油的颜色、气味和粘度等指标，如果发现变速器油呈深色或散发出刺鼻的味道，说明变速器齿轮出现了损伤或磨损。
此外，如果变速器油的粘度增加，也说明齿轮出现了损坏。
这种方法可以初步判断齿轮是否存在问题，但不能确定具体的故障。
2. 听声识故障其次，可以通过观察变速器齿轮的运转时是否有异响来判断齿轮是否出现了故障。
如果听到变速器有敲击声、爆裂声或摩擦声等异响，那么大概率是齿轮断裂或磨损严重。
此外，如果变速器启动困难、转速不稳定或速度变化不连续，也说明齿轮遭到了损坏。
这种方法可以初步确定齿轮故障的范围和情况。
3. 拆卸检查最后，可以通过拆卸变速器并检查齿轮的状况，确定齿轮故障的具体位置和原因。
在拆卸变速器之前，需要先对各个部件进行拆卸，并对其进行清洗和检验，以确保所有零件的状况符合标准。
然后，在逐个检查齿轮的过程中，需要注意以下几个问题：（1）检查齿轮的齿数、齿形和啮合面是否受损或磨损，是否存在“乒乓现象”等问题。
（2）检查齿轮的加工工艺是否符合要求，是否存在热处理不良、表面硬度不足等问题。
（3）检查齿轮的润滑、散热和密封是否良好，是否存在漏油、过热等问题。
通过以上三种方法的综合判断，可以最终确定汽车变速器齿轮的故障原因，并采取相应的修理措施。
需要注意的是，在任何情况下，都应该遵守汽车维修的相关规定，确保人身安全和车辆质量。
[29]汽车变速器齿轮啸叫噪声试验
作者简介：王泽贵（１９７６－），男，博士后，从事 ＮＶＨ、ＣＡＥ 汽车变速器及整车和台架试验的研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｚｇ＠ｇｅｔｒａｇ．ｃｏｍ．ｃｎ
通 信 联 系 人 ：郝 志 勇 ，男 ，教 授 ．Ｅ－ｍａｉｌ：ｈａｏｚｙ＠ｚｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
１３０８
浙 江 大 学 学 报 （工学版） 第４７卷
汽车变速器齿轮啸叫噪声试验
王 泽 贵１，２，裴 质 明２，郝 志 勇１，缪 勇２，周 益２，周 观 鹏２，田 文 华２
（１．浙江大学 能源工程学系，浙江 杭州 ３１００２７；２．江铃汽车集团 格特拉克（江西）传动系统有限公司，江西 南昌 ３３００１３）
摘 要 ：为 了 研 究 汽 车 变 速 器 齿 轮 阶 次 振 动 及 其 所 形 成 的 啸 叫 噪 声 特 征 及 机 理 ，设 计 整 车 道 路 实 测 工 况 试 验 ．分 析 以下４个方面的变化及相互之间的联系，即变速器齿 轮 阶 次 在 驾 驶 室 内 形 成 的 啸 叫 噪 声 、齿 轮 阶 次 在 发 动 机 机 舱 内形成的啸叫噪声、变速器后轴承座壳体上的齿轮阶次振动和驱动车轮上的转 矩．振 动 与 噪 声 试 验 结 果 分 析 表 明 ： 在发动机机舱内或变速器内，齿轮阶次振动及形成的啸叫噪声客观上始终存在；在 驾 驶 室 内，低 频 率 的 齿 轮 阶 次 振 动所形成的啸叫噪声相对于高频率的更容易出现，且 汽 车 正 驱 加 速 过 程 与 反 拖 滑 行 过 程 对 比 ，加 速 过 程 的 齿 轮 阶 次振动更强，但形成的啸叫噪声更弱．分析以上试验结果形成的内在原因可知，即 低 频 率 阶 次 振 动 及 所 形 成 的 啸 叫 噪声，相对高频率更易于传递至驾驶室内；低转速时 的 低 频 率 阶 次 噪 声，与 总 体 噪 声 的 差 值 更 小，在 人 耳 主 观 听 觉 上更容易被察觉；汽车在反拖滑行时，发动机油门处 于 停 止 喷 油 状 态，驾 驶 室 内 形 成 的 背 景 或 总 体 噪 声 相 对 更 小 ， 反拖过程比加速过程更易于被人耳主观察觉到低频 阶 次 啸 叫 噪 声．车 轮 转 矩 试 验 结 果 表 明，正 驱 转 矩 比 反 拖 转 矩 大 ，相 应 的 振 动 阶 次 较 明 显 ；在 反 拖 刹 车 工 况 下 ，高 转 矩 使 得 齿 轮 副 阶 次 振 动 变 得 模 糊 ． 关 键 词 ：汽 车 ；变 速 器 ；齿 轮 阶 次 ；振 动 ；啸 叫 噪 声 中 图 分 类 号 ：Ｕ ４６３．２ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００８－９７３Ｘ（２０１３）０７－１３０７－０６
汽车设计论文 15,变速箱啸叫噪音的成因及降噪方法
变速箱啸叫噪音的成因及降噪方法摘要六挡双输出轴变速箱搭载整车在2、3、4挡1200rpm-2500rpm小油门匀加速工况行驶时发出类似哨子的声音。
经过确认，普遍认为变速箱啸叫噪音是一种中高频率（频率范围大约为300~3000HZ）的纯音，很容易被人耳识别，类似于“吹口哨”的声音或者是“嗡嗡”的声音。
通过Masta软件对变速箱各挡齿轮仿真微观修形设计，并且对齿轮微观修形来降低齿轮传递误差，从而改善变速箱啸叫噪声。
关键字变速箱；啸叫噪音；微观修形1 啸叫噪音的成因1.1 噪音的定义声音（噪音）是由物体振动产生的，而振动在弹性介质中的传播形式就是声波。
人耳可以感受到的声波范围是20HZ~20000HZ。
而通常变速箱的啸叫噪音频率在此范围内，因此人耳很容易感受到。
1.2 六挡双输出轴变速箱啸叫噪声的成因在齿轮传动过程中，由于存在齿轮传动误差、弹性变形等因素，使得齿轮副在啮入、啮出时偏离了理论啮合线。
从而导致轮齿的干涉、冲撞。
进而产生激振力，引起传动系统的振动。
在振动传递到变速箱外部结构的过程中产生而产生共振而引发啸叫噪声[1-2]。
目前对故障变速箱进行拆解分析，主要从空载噪音、齿轮精度计量、齿轮副实际侧隙测量并计算、轴及齿轮的硬度检测、轴及齿轮内孔与滚针轴承配合尺寸等方面进行了检测，啸叫噪音主要的因素在于齿轮精度。
2 针对变速箱啸叫噪声产生原因的解决方案2.1 利用Masta软件对变速箱各挡齿轮的仿真微观修形设计要改善齿轮啮合啸叫噪声就需要控制齿轮啮合的传递误差，要控制传递误差就要对齿轮的宏观参数进行优化、微观进行修形设计。
对齿轮的宏观参数进行优化，周期长。
因此针对变速箱的啸叫，只采用微观修形。
2.1.1 对变速箱齿轮修形的边界条件设定1）齿轮修形的载荷工况的设定输入转速2000rpm，油门开度20%-30%,发动机输出扭矩142.4-172.3N.m均值为157.5N.m。
齿轮修形设计中Hofer设定的工况为设计最大输入扭矩的66%，变速箱现匹配2.0T 的发动机最大输入扭矩235N.m，按66%选取为155.1N.m。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
汽车手动变速器齿轮啸叫问题试验探究杨连波;谢嵩松;靳文波;王光良;宋树森【摘要】为了探究手动变速器齿轮啸叫问题,开展了道路试验、转毂试验以及传动系统台架试验,对啸叫问题进行多方位的分析.实验结果表明,以噪声总级与啮合阶次差值大于15dB (A)作为标准,可以判断各工况的啸叫情况,与主观感受基本一致;转毂半消声室和道路试验场均可以作为分析变速器啸叫问题的测试场地;在开展啮合斑点测试时,一次性完成全部挡位啮合斑点测试是可行的,通过优化台架测试方法,可以得到与整车测试相同的啮合斑点结果.本文所研究的变速器存在的啸叫问题,主要是由于二挡挡位齿轮啮合偏载、传递误差偏大引起,经过调整修形方案,啸叫现象明显改善.上述工作对解决同类问题具有一定指导意义.【期刊名称】《汽车科技》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】6页(P84-89)【关键词】手动变速器;齿轮啸叫;阶次噪声;传递误差;啮合斑点【作者】杨连波;谢嵩松;靳文波;王光良;宋树森【作者单位】上汽通用五菱汽车股份有限公司,柳州545007;上汽通用五菱汽车股份有限公司,柳州545007;上汽通用五菱汽车股份有限公司,柳州545007;上汽通用五菱汽车股份有限公司,柳州545007;上汽通用五菱汽车股份有限公司,柳州545007【正文语种】中文【中图分类】U463.2前言齿轮的敲击和啸叫是手动变速器常见的两类NVH问题。
敲击是轻载或空载齿轮副在输入转速波动激励下，产生的一种轮齿间的持续撞击现象，在怠速和加速工况下都可能发生，一般可以通过降低变速器敲击灵敏度或匹配双质量飞轮等方式进行控制。
啸叫是承载齿轮副在动态传递误差激励下，产生的一种具有阶次特征的噪声，主要发生在车辆加速和滑行过程中，通常采用优化齿轮宏观参数、齿轮微观修形、提高加工精度及装配精度等方式进行控制 [ 1,2]。
车辆带挡滑行过程中，变速器齿轮副非工作齿面接触，容易产生啸叫问题，且此时发动机停止喷油，背景噪声变小，齿轮啸叫噪声容易被凸显出来，从而引起车内乘员的不适，此类滑行啸叫问题越来越受到行业内的关注。
通过文献检索可知，目前已有学者通过试验手段对变速器齿轮啸叫问题进行了研究[ 3-6]，但采用单一试验手段进行研究的较多，综合利用整车转毂半消声室、道路试验场和传动系统台架进行研究的较少。
本文以某乘用车为研究对象，综合利用多种试验手段，针对其在二挡滑行工况下存在的啸叫问题开展研究，为深入分析和解决此类问题奠定基础。
1 试验设计试验样车搭载1.5L自然吸气发动机、匹配双质量飞轮、6挡手动变速器，动力总成前部纵置和后轮驱动。
依次开展整车道路测试、整车转毂半消声室测试以及传动系统台架测试。
采用LMS b 14A软件进行数据采集及分析。
1.1 整车试验方案整车测试分别在中汽中心道路试验场和整车转毂半消声室进行。
噪声信号取自驾驶员右耳，振动信号取自后悬置主、被动侧，如图1所示。
开展振动噪声测试时，通过发动机CAN总线，同步采集发动机输出扭矩、输出转速信号。
测试工况为2挡全油门（WOT）加速（1000-4000rpm）及滑行（4000-1000rpm）。
图1 测点位置同时进行基于整车的齿轮啮合斑点测试。
将蓝色金属工艺油漆均匀涂抹在齿轮表面，晒干后装箱，按要求加注润滑油。
用平板车将车辆运送至测试场地，测试工况为2挡加速至3000rpm后滑行，反复三次，然后拆下变速器，取出齿轮，观察啮合痕迹。
1.2 台架试验方案台架试验在中汽中心传动系统半消声室进行，开展基于台架的齿轮啮合斑点测试时，传动链由驱动电机、飞轮、离合器、变速器、传动轴、驱动桥、过渡连接轴、负载电机（左、右各1个）组成，变速器通过连接工装与驱动电机外壳相连，为避免后桥因受支反力而跳动，专门设计了工装将后桥外壳锁死。
台架啮合斑点测试工况根据整车测试得到的发动机输出扭矩、转速确定。
变速器传递误差测试时，传动链由驱动电机、高精度编码器、变速器、高精度编码器、负载电机组成。
测试2挡在不同输入扭矩工况下的传递误差。
啮合斑点及传递误差测试传动链组成如图2所示。
2 结果分析2.1 阶次分析?原理图2 台架测试阶次是事件在参考轴旋转一周的过程中发生的次数，变速器输入轴转一圈，轮齿啮合的次数即为啮合阶次。
由于齿轮啮合具有阶次特征，所有可以利用阶次分析的方法，锁定发生啸叫的齿轮副。
本文所研究的变速器为三轴式设计（输入轴、中间轴和输出轴），以变速器输入轴转速为参考，2挡挡位齿轮副啮合阶次和常啮齿轮副啮合阶次见表1：表1 2挡齿轮齿数与啮合阶次挡位齿轮副常啮合齿轮副齿数 25/37 23/38啮合阶次 25.00 15.542.2 啸叫评价指标为了探究齿轮啸叫噪声的客观评价指标，分别在道路试验场进行二挡加速与滑行工况测试，车内噪声测试结果，如图3所示。
通过观察色谱图可以发现，加速时，可以观察到25阶次特征，但不明显；滑行时，可以看到明显的25阶次特征。
加速和滑行过程中都看不到常啮合阶次。
图3 道路测试为了进一步分析齿轮啮合噪声在车内的贡献情况，分别将加速和滑行工况下，25阶次声压级和总声压级进行比较，如图4所示。
通常使用总声压级与阶次声压级的差值，作为评判啸叫的指标，差值大于15dB（A），通常认为啸叫风险较小。
加速过程中，总声压级与25阶次声压级的差值基本都满足大于15dB（A），说明加速工况基本无啸叫问题；滑行过程中，总声压级与25阶次声压级的差值在较多转速处不满足大于15dB（A）的要求，说明滑行工况存在啸叫风险。
测试过程中，同步开展了主观评价，结果表明2挡加速基本无啸叫问题，2挡滑行车内能够听到明显的啸叫噪声，主观感受与客观测试结果一致，说明可以使用总声压级与阶次声压级差值大于15dB（A）作为评价啸叫问题的指标。
图4 阶次与总级对比2.3 测试环境分析为了探究在不同测试环境下，变速器啸叫的差别，针对2挡滑行工况，将道路试验场与转毂半消声室测试结果作对比，如图5所示。
转毂测试得到的声压总级明显小于道路测试，25阶次声压级与总声压级差值，二者均存在较多转速处小于15dB（A），但转毂测试差值更小，说明啸叫表现更明显。
图5 道路与转毂试验对比对比发动机输出转速和扭矩，见表2，二者从4000rpm滑行到1000rpm，发动机输出扭矩及滑行时间相差较小，说明二者负载环境基本相同。
由于转毂测试没有风噪及路面随机激励的影响，背景噪声比道路环境小，所以啸叫问题更容易被凸显出来。
使用转毂半消声室作为测试环境，有利于变速器啸叫问题的识别。
表2 道路与转毂CAN信息对比道路转毂转速/rpm 4000→1000扭矩/Nm -30→-11.5 -33→-12滑行时间/s 22 192.4 悬置隔振率悬置是变速器啸叫向车内传递的重要结构路径，需要对其隔振性能进行评估。
对象车辆动力总成为三点悬置设计（左、右、后悬置），通常后悬置隔振最为薄弱，因此专门针对后悬置隔振性能进行了测试，如图6所示。
在测试转速范围内，后悬置三向25阶次隔振率基本满足不低于20dB，说明悬置隔振满足设计要求。
图6 后悬置25阶次隔振率2.5 齿轮啮合斑点在转毂试验室进行齿轮啮合斑点测试，先后开展了两次测试，一次为仅测试二挡，另一次为测试变速器所有挡位，一方面为了观察齿轮啮合情况，另一方面为了探究一次性完成所有挡位啮合斑点测试的可行性。
结果如图7（a）、（b）所示，二挡滑行工况，二挡从动齿轮反拖面啮合斑点偏向右上方，说明二挡齿轮副啮合偏载，需要向左下方调整。
而一次测试所有挡位与单独测试一个挡位啮合斑点基本相同，说明其他挡位齿轮啮合不会对二挡齿啮合斑点测试结果造成影响，因此在变速器开发过程汇总开展的啮合斑点测试，可以一次完成全部挡位测试，提高测试效率。
为了能够在变速器开发前期，搭载整车前就对其啸叫风险进行评估，可以充分利用台架测试手段，对变速器的啸叫表现进行预测。
本文对基于台架的变速器啮合斑点测试方法进行了探究，使用发动机输出扭矩均值作为输入扭矩，使用负扭矩加速的形式来模拟滑行，在加速至3000rpm后，如果不迅速降低转速，齿面涂料出现了异常掉落的现象，如图7（c）所示，将台架试验工况中加速到峰值转速的停留时间取消后，涂料没有异常掉落，可以得到与整车测试基本相同的啮合斑点结果，如图7（d）所示。
说明持续高转速会增加涂料的异常掉落，在台架试验中需尽量减少高转速的持续时间。
图7 二挡从动齿反拖面啮合斑点2.6 齿轮传递误差动态传递误差是齿轮啸叫的主要激励源，在传动系统试验室开展变速器传递误差测试，通过在变速器输入端和输出端安装高精度编码器，获取变速器总的传递误差，然后对传递误差曲线做频谱分析，根据齿轮的啮合阶次确定挡位齿轮、常啮合齿轮及其倍频成分的传递误差数值，结果如图8所示。
二挡挡位齿轮前两阶传递误差远大于常啮合齿轮，说明挡位齿轮传递误差过大是导致啸叫现象的主要原因，与整车噪声测试结果一致。
3 优化与验证3.1 优化方案针对二挡挡位齿轮的偏载问题，通过调整齿轮修形方案的形式进行优化，调整后的修形方案及实际加工得到齿轮样件精测结果，见表3所示，精测结果为各轮齿检测结果的均值。
图8 二挡传递误差表3 修形方案齿面修形参数主动齿从动齿反拖面Cβ 3±3(3.6) 4±4(1.7)fHβ 5±7.5(0.9) -5±13(3.8)Cα 3±3(3.5) 4±4(2.4)fHα 0±6.5(-4.4) 0±9.5(0.8)备注括号内为齿轮精测结果3.2 验证与对比样件装箱后，再次开展传递误差测试，优化前后传递误差对比结果如图9所示。
优化后传递误差明显变小，说明新的修形方案有效果。
图9 二挡挡位齿轮优化前后传递误差对比完成台架验证后，进一步开展整车搭载验证测试及主观评价，二挡滑行工况车内噪声测试结果如图10所示。
25阶次声压级与总声压级差值在多数转速下均满足大于15dB（A），说明齿轮啮合阶次噪声在总的噪声中占比已经较少，此时，车内主观感受已经基本听不到啸叫噪声。
再次说明优化方案有效，二挡滑行啸叫问题得到了有效的治理。
图1 0 二挡滑行车内噪声4 总结（1）本文所研究的变速器在2挡滑行工况下产生的啸叫问题，主要由于挡位齿轮啮合偏载、传递误差偏大引起，通过优化修形方案，经实车搭载验证，啸叫噪声明显降低。
（2）针对变速器啸叫问题，可以使用总声压级与啮合阶次声压级的差值大于15dB（A）的标准作为评价指标，与主观感受基本一致。
道路试验场及转毂半消声室均可以作为分析变速器啸叫问题的测试场地。
在开展齿轮啮合斑点测试时，可以选择一次性完成全部挡位的测试。
（3）台架测试是分析和解决变速器啸叫问题的有效手段，尤其在变速器开发前期，充分开展台架测试，有助于尽早发现问题，缩短开发周期，提升开发效率。