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【摘 要】随着时代的进步和社会经济的发展,我国汽车行业发展迅速,汽车产业已经成为我国国民经济中非常重要的一个组成部分；人们生活质量的提高,对汽车也提出了更高的要求,汽车开始朝着舒适、安全以及节能环保的要求发展,那么就需要充分重视汽车机械变速器噪声的降低.本文简要分析了汽车机械变速器噪声的因素分析及减噪设计,希望可以提供一些有价值的参考意见.
【关 键 词】汽车,变速器,减噪设计
在对汽车性能进行评价时,变速器噪声是非常重要的一个指标,变速器噪声会对乘客乘坐的舒适性和行驶的安全性产生直接影响,需要引起人们足够的重视.随着时代的进步和发展,人们要求汽车具有更高的乘坐舒适性,那么在汽车产业的发展过程中,就需要将减噪设计给应用过来.要对变速器振动噪声产生原因进行深入的研究,并且结合具体的原因,提出有针对性的设计优化方案,促使噪声得到有效降低.
近些年来,关于变速器降噪方面的研究在国内外得到了广泛的开展,其中,主动振动噪声控制是集中方向,也就是对齿轮本身产生的敲击和啸叫进行降低,比如对重合度进行增大,齿面修形,磨齿工艺处理等,在降低变速器噪声总体水平上,主动降噪设计发挥了不小的作用.另外,因为是通过箱体来辐射变速器产生的噪声,如果对齿轮激励源进行主动控制,有着较大的难度,就可以对箱体产生的声辐射值进行降低或者衰减.要想降低变速器噪声,非常简便和快捷的方法就是在声传递过程中,对噪声进行降低和吸收,应用这种方法,不会对变速器的原有结构布局进行改变,因此说这种降噪方法也是科学有效的.本文简要分析了汽车机械变速器噪声的因素分析及减噪设计,希望可以提供一些有价值的参考意见.
1汽车机械变速器噪声产生机理
变速器作为一个重要的机械系统,比较的复杂,它包括了诸多的组成零部件,如齿轮、传动轴、轴承、同步器以及箱体等等.因为有误差存在于汽车的制造和装配过程中,再加上其他一些外部因素的影响,如负荷等,就会有振动现象产生于箱体内零部件工作过程中,同时噪声也会向空气中辐射；通常情况下,可以从两个方面来划分噪声,一种是箱体内齿轮在啮合的过程中,有噪声产生,直接向空气中辐射,导致空气声的形成；另一方面则是在激励作用下,箱体发生振动,有结构声辐射到空气中.
一是齿轮系统振动噪声的产生机理：通常情况下,人们认为变速器噪声的形成,主要是齿轮的传动过程中,诸多因素导致了啮合冲击,如轮齿的弹性、有误差出现于制造和装配过程中等,导致振动和声辐射的产生,然后通过轴和轴承向箱体内传递.主要有两个途径会传递噪声,一方面是齿轮表面产生的噪声直接向空气中四周辐射噪声,也可能是通过轴来间接传播的；另外一方面则是在冲击作用下,有强迫振动出现,激励了齿轮系统的各个部分,导致再生噪声的形成,进而出现了共鸣噪声.因此,变速器产生噪声的根本原因就在于齿轮传动系统的振动.
二是箱体振动噪声的产生机理：要想研究汽车变速器的振动并不容易,因为它作为一个随机振动过程,复杂程度较高,包括诸多的振动内容,如轴会有周期性旋转振动,还有振动和高频振动产生与齿轮啮合过程中和轴承运行过程中,这些振动都会向变速器箱体上传递,这样就会有复杂的随机振动产生于变速器上.通过上文的叙述分析我们可以得知,因为有误差存在于齿轮的制造和安装中,那么就会有振动和噪声产生于齿轮的啮合过程中.齿轮振动会引发振动产生于轴上,然后通过轴承来向变速器箱体传递振动,导致振动出现于箱体上.如果轴或者箱体的固有频率接近或者等同于齿轮的啮合频率,那么就会有共振出现于轴或箱体上,从而增大噪声.
2汽车机械变速器的主动降噪设计方法
一是齿轮的结构优化设计：首先是控制齿轮副侧隙,齿轮副产生噪声会直接受到侧隙的影响；如果载荷较低,在发动机扭矩波动的影像学,就会有拍击现象出现于啮合的齿轮副之间,导致敲击声的产生；如果载荷较高时,虽然拍击现象不会出现,但是却在较短时间内较大程度上升高啮合面之间的啮合冲击,啸叫现象很容易出现；另外,还不能设计过小的侧隙,因为如果是过小的侧隙,那么就很容易有误差出现于齿轮的加工和装配过程中,并且很容易有热变形产生于工作过程中,在这些因素的综合作用下,过小的侧隙就很容易被吃掉,这样就会有干涉问题出现于齿轮副之间,导致相互挤压出现于齿面之间,从而在较大程度上增大噪声.
其次是齿轮设计参数的优化,要想对齿轮传动的噪声进行减小,就可以对重合度进行适当增大.因为重复度的增大,可以促使单对轮齿的负载得到有效减小,这样啮入和啮出的负载冲击就可以得到减小,进而实现齿轮噪声降低的目的.另外,增加接触齿对,也可以均化单对轮齿的传递误差,这样轮齿的动态激励就可以得到有效减小.
最后是齿轮轮齿的微观修形,通过实践研究表明,将上述两种方法应用过来,对齿轮副的侧隙进行控制,对齿轮参数进行改变,以促使重合度得Ò
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另外,因为变速器中大多齿轮都是一体结构,在加工方面主要采用了钢材或者坯料,将刚性连接应用到齿轮和传动轴之间,那么往往只有较小的齿轮系统阻尼,在传动的过程中,有振动产生于齿轮上,这时候依靠自身就无法消耗掉振动能量,有较大的冲击和振动产生于加速或者减速的过程中.对承载能力充分考虑,可以在变速器中应用吸振降噪的柔性齿轮,,将橡胶层安装于齿轮本体两侧,同时将扭转减震弹簧安装于周向,橡胶和扭转减振弹簧就可以对齿轮工作过程中的各种振动和冲击作用进行有效的阻隔和衰减,那么就可以有效降低变速器运行过程中产生的噪声.二是变速箱体降噪优化设计：虽然通过上文的叙述分析我们可以得知,变速器箱体并不是异响产生的根本原因,并且通过优化齿轮结构,也可以在很大程度上改善变速器的噪声,但是我们需要注意的是,整个变速器辐射出来的噪声还会在较大程度上受到箱体结构的影响.特别是如果能够将结构优化软件应用到变速器开发阶段,在减振降噪目标的指引下,优化设计箱体,那么就会有较好的效果产生.通常情况下,可以按照这些方法来对变速器箱体进行优化：
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首先是不对箱体结构的几何形状进行改变,在设计时,将箱体厚度、材料以及弹性属性作为主要变量.在相关的文献中指出,在摩托车变速器端盖的低噪声设计中,通过对壁厚进行增加,就可以提高整个频率范围内的固有频率,将某些固有频率从危险频率范围中移出来,并且对抗弯截面系数进行增加,促使局部结构的刚度得到提高,进而实现局部区域的响应得到
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