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汽车变速器振动与噪声分析及控制方法研究

汽车变速器振动与噪声分析及控制方法研究
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汽车变速器振动与噪声分析及控制方法研究

摘要:汽车变速器噪声是汽车的主噪声源之一。在人们对于车辆乘坐舒适性提出更高要求背景下,减振降噪就成为整个汽车行业的重要课题。研究变速器振动噪声产生的原因,针对变速器故障提出相应的优化设计方案,从而达到减振降噪的目的,具有一定的学术价值和重要的实际应用价值。文章分析了汽车变速器产生振动与噪声的主要因素,并对各影响因素的传导机理进行了具体的分析。阐明了通过增大轴的刚性、优化壳体的结构设计、合理设计齿轮等措施,可有效降低变速器噪声。关键词:变速器;振动;噪声;降低噪声

Analysis of Automotive Transmission Vibration and Noise and Control

Methods Study

Abstract: Many facts show that the noise of gearbox is one of the main sources of the automobiles’ noise. With the People’s requirement for more comfort of riding, vibration decreasing and noise absorption have been an important task of automobile industry. Study on the reasons that result in the gearbox’s vibration and noise, furthermore bringing forward an optimizing design for gearbox has some academic and practical value. The dominating factor of the vibration and noise of the transmission is analyzed, and the analysis on the transmission mechanism of the influencing factor is also carried through. What could effectively reduce transmission noise was explained, including increasing rigidity of the shaft, optimizing the structure of the shell, and rational designing of gear.

Key words: transmission; vibration; noise; noise reduction

引言

机械式手动汽车变速器因结构简单,传动效率高,制造成本低和工作可靠等优点,在

不同形式的汽车上得到广泛的应用[1]。机械式手动变速器在今后相当长的时间里,依然会在我国中、重型汽车传动系统中占据着主导地位。变速器总成是汽车传动系统中重要总成部件,汽车变速器的动力学行为和工作性能对整车有重要的影响。许多实验结果表明,汽车

变速器噪声是汽车的主噪声源之一。当前,随着人民生活水平的提高,人们对汽车乘坐舒

适性提出了更高的要求,汽车变速器的振动噪声问题就成为当前汽车行业急待解决的问题

之一。首先,变速器振动常常会诱发与其相连接的部件的振动,从而影响整车的工作性能:

其次,齿轮噪声的频率一般处于200Hz~5000Hz的范围内,对这一频率范围的噪声人耳尤为

敏感:此外,由于变速器载荷和速度的提高,由此产生的齿轮噪声,比其它声源的噪声更突出。因此,从某种程度上说,控制了汽车变速器齿轮振动噪声也就大大提高汽车乘坐舒适性,解决汽车变速器的振动噪声问题,比以往显得更迫切[2]。

1 变速器噪声振动产生的机理

齿轮在机械传动中应用极为广泛,这是由于齿轮传动有很多优点,传动比稳定,速比

范围大,圆周速度高,传递功率大,效率高,工作可靠,寿命长。但是齿轮传动易产生噪声,尤其是在高速运转情况下更为突出,一般齿轮传动的噪声频率在20~20000Hz,这正是人的听觉最易感受的频率范围。噪声会使人疲劳,有碍人体健康,并会降低齿轮的使用寿命。因此,我们应尽可能地认识齿轮噪声的产生机理并采取相应的措施。汽车变速器是个

较复杂的齿轮机构,主要包含齿轮、传动轴、轴承和箱体等。变速器结构图如图1-1所示,汽车变速器的振动也是一个极为复杂的随机振动过程。据统计,在变速器的异常振动噪声中,90%以上是由齿轮、传动轴或滚动轴承引起的[3]。

图1-1 变速器结构图

1.1 汽车变速器振动噪声机理分析

本节首先从一对“理想”齿轮产生噪声的机理出发,研究齿轮噪声的产生机理,进而研究轴、轴承,最终推广至变速器系统振动噪声产生机理的研究。

1.1.1 齿轮振动噪声产生机理

齿轮传动广泛应用于变速器总成中,齿轮传动的特点是轮齿相互交替啮合,在节点之外的啮合处既有滚动又有滑动,不可避免地要产生齿与齿之间的撞击与摩擦。另外,齿轮的制造误差、安装误差都会破坏正常的啮合关系,使齿轮产生噪声[4]。

轮齿在啮合和脱离过程中产生的周期性冲击噪声的基频即为齿轮的啮合频率。啮合频率F m = nz/60(HZ),式中n为转速(r/min),z为齿轮齿数。

当齿轮和相关旋转件的安装或制造有偏心时,除了离心力激发噪声外,存在偏心的齿轮在旋转一周过程中,两齿轮啮合的松紧程度也要发生变化,使啮合力发生变化,产生振动和噪声,这类噪声一般表现为高频特征。齿轮周节积累误差造成的齿轮每转一圈产生一次冲击的噪声一般表现为低频齿轮噪声。因此,齿轮产生噪声的频率既有低频又有高频。

齿轮啮合动态激励是齿轮系统产生振动和噪声的主要原因。齿轮传动系统作为一种弹性的机械系统,在动态激励下必然产生动态响应,因此研究齿轮啮合过程中动态激励的基本原理,确定动态激励的类型和性质,是研究齿轮系统振动和噪声的首要问题。齿轮系统的动态激励有内部激励和外部激励两类。内部激励是由于同时啮合轮齿对数的变化、轮齿的受载变形、齿轮误差等引起了啮合过程中的轮齿动态啮合力产生的,因而即使没有外部激励,齿轮系统也会受这种内部的动态激励而产生振动噪声。外部激励是指除了齿轮啮合时产生的内部激励外,齿轮系统的其它因素对齿轮啮合和齿轮系统产生的动态激励。如齿轮旋转质量不平衡、几何偏心、原动机(电动机、发动机等)和负载的转速与扭矩波动、以及系统中有关零部件的激励特性,如滚动轴承的时变刚度、离合器的非线性等。

齿轮啮合的动态激励主要是内部激励,齿轮的内部激励包含三种形式:刚度激励、误差激励和啮合冲击激励[5]。

1、刚度激励

一般来说,齿轮轮齿啮合的重合度大多小是整数,啮合过程中同时参与啮合的轮齿对数随时间作周期变化:此外轮齿在从齿根到齿面啮合的过程中由于啮合点位置的变化,参加啮合的轮齿的弹性变形即刚度也小相同。这些因素引起了齿轮啮合综合刚度的变化。刚度激励就是指齿轮啮合过程中啮合综合刚度的时变性引起的动态激励。

如图1-2以渐开线直齿圆柱齿轮为例,假设齿轮的重合度ε=1~2,传递的转矩不变。这

样,在齿轮啮合过程中,有时有一对轮齿啮合,有时有两对轮齿啮合。在单齿啮合区B—C 中齿轮的啮合综合刚度较小,啮合弹性变形较大;在双齿啮合区A—B和C—D中是两对齿承受载荷,齿轮的啮合综合刚度较大,啮合弹性变较小。此外,在啮合开始时(A 点),主动轮齿在齿根处啮合,弹性变形较小;被动轮齿在齿顶处啮合,弹性变形较大。而在啮合终止时(D点),情况正好相反。所以在齿轮副的连续运转过程中,随着单齿对啮合和双齿对啮合的交替进行,轮齿弹性变形会周期性变化。

图1-2 齿轮啮合过程图图1-3齿轮承受载荷变化图

另一方而,在啮合过程中由于单、双齿啮合的交替,会使原来由两对齿承担的载荷突然由一对齿承担,或原来的一对齿承担的载荷,突然由两对齿承担,从而使作用在轮齿上的载荷发生突变如图1-3 所示。在单齿区F—G 段,载荷较大,而在双齿区F—F 段和G —H 段,则载荷较小。这样由于载荷的突变也同时对齿轮系统产生了动态激励,导致了齿轮的振动和噪声,对于斜齿轮传动,由于啮合线是“点—线—点”的变化过程,啮合过程的轮齿交替不是突变的。但啮合过程中轮齿的综合啮合刚度及轮齿载荷也是周期性变化的,同样会引起啮合过程的动态刚度激励。

总之,齿轮轮齿综合刚度和轮齿载荷周期性的变化,引起了齿轮传动系统的动态刚度激励。

2、误差激励

轮齿啮合误差是山齿轮加土误差和安装误差引起的。这些误差使齿轮啮合齿廓偏离理论的理想啮合位置,破坏了渐开线齿轮的正确啮合方式,使齿轮瞬时传动比发生变化,造成齿与齿之间碰撞和冲击,产生了齿轮啮合的误差激励。通常,影响齿轮振动噪声的各种因素中,齿距误差和齿形误差的影响最大。在某种程度上,齿轮的其它误差对齿轮振动噪声的影响,都会以一定的形式反映在齿距误差和齿形误差对齿轮振动噪声的影响上。所以在齿轮振动噪声的研究中研究齿轮的误差激励时,往往将齿轮的误差分解为齿距误差和齿形误差两种形式。

下面以影响齿轮振动噪声很大的齿形误差为例来分析误差激励的机理。齿形误差是指在轮齿工作部分内,包容实际齿形的两条最近的设计齿形间的法向距离,如图1-4所示,设A齿为主动轮具有理想渐开线齿形的轮齿。A '齿为从动轮的实际齿形。根据渐开线齿轮啮合原理,主动轮齿A与从动轮齿A '本来应该在a点正确啮合,由于齿形误差,A齿并不沿A '齿的理想齿形(图中虚线所示)连续地啮合而是在啮合线外的a '点接触,使得瞬时传动比突然发生变化,破坏了传动的平稳性产生较大的冲击,从而产生振动噪声。

误差激励的等效动力学模型如图1-5所示,由于误差的时变性,这种激励形成了啮合过程中的一种位移激励。这也是误差激励和啮合冲击激励的区别所在。

图1-4 齿形误差产生振动噪声机理图图1-5 误差激励的等效动力学模型

3、啮合冲击激励

在齿轮啮合过程中由于齿轮的误差和受载弹性变形,当前一对轮齿在进入啮合时,其啮合点偏离啮合线上的理论啮入点引起了啮入冲击;而在一对轮齿完成啮合过程退出啮合时也会产生啮出冲击。这两种冲击激励统称为啮合冲击激励。它与误差激励的区别在于啮合冲击是一种力激励,而误差激励是一种位移激励。

齿轮的误差和受载弹性变形,可归结为“啮合合成基节误差”。根据渐开线齿轮正确啮合条件,主、从动轮基节必须相等,以保证齿与齿之间能够依次平稳正确啮合互不干涉。如图1-6齿轮啮合时,主、从动轮基节的变化有两种情形:P b1 > P b2和P b1< P b2(P b1、P b2—主从动轮基节)。

图1-6 齿轮啮合冲击激励

若P b1> P b2,前一对轮齿会延迟脱离啮合,并在后一对轮齿间发生啮入冲击。如图1-6(a)所示,当主动轮轮齿A与从动轮轮齿A '在K1点处结束啮合即将脱离时,第二对轮齿的B齿未能与B '齿在K3点进入啮合,这时轮齿A的齿顶不能按时退出啮合,继续维持在从动轮齿A '的齿面上运动以刮行的方式带动从动轮旋转。从动轮逐渐减速直至后一对轮齿B、B '追上进入啮合,从动轮突然加快,恢复原来转速。

若P b1 < P b2,则从动轮轮齿的齿顶会提前进入啮合,发生啮合冲击。如图1-6(b)所示。当主动轮轮齿A与从动轮轮齿A '在K1点处尚在啮合时,第二对轮齿的主动轮齿B的齿腹已在啮合线外的1K点与主动轮齿顶发生顶刃刮行的超前啮合:使从动轮突然加速旋转,直至啮合点移至理论啮合线上转入正常啮合。

这两种冲击都使啮合线发生偏移,从动轮转速发生变化,使齿轮啮合发生了较强烈的冲

击产生振动和噪声。啮出冲击的情况与啮入冲击类似。一般说来,上述两种冲击中,啮入冲击对齿轮啮合过程的影响较大,所以一般只考虑啮入冲击激励。

1.1.2 轴系故障引起振动噪声产生的机理

当轴产生轻度弯曲时,会导致该轴上的齿轮产生齿形误差,引起误差冲击,从而引起变速器产生振动噪声;当轴不平衡时,由于偏心的存在而引起不平衡的振动,这种偏心可以是由于制造、安装和投入使用后的变形产生的,轴的这种不平衡在齿轮传动中也将导致齿形误差;当轴发生严重弯曲时,将产生较大冲击能量,这种情况产生的振动噪声后果最严重[6]。

1.1.3 滚动轴承故障引起振动噪声产生的机理

变速器中滚动轴承的典型故障为内、外环和滚动体的疲劳剥落和点蚀。而且,轴承的故障率比较高,如果轴承产生缺陷,就会产生较大冲击脉冲,从而会加重齿轮啮合的振动噪声。但从测得的信号中要发现轴承的故障还是有较大的难度[7]。

1.1.4 变速器振动噪声产生机理

变速器可以看作为质量弹簧组成的一个振动系统,轮齿的弹簧刚度具有周期性变化的性质,制造装配误差、传动误差的存在和扭矩的变动形成激振力,在此激振力的作用之下,齿轮会产生振动,此振动通过轴、轴承座传给变速器,轴承、轴等的振动也会传给变速器,产生箱体的振动[8]。同时振动还以固体声和空气声的形式传播成噪声,见图1-7。

图1-7 变速器振动、噪声产生传递过程

齿轮箱运转噪声本质上属于冲击噪声,冲击噪声可以分为两部分,即加速度噪声与自鸣噪声。所谓加速度噪声是指被撞击的物体产生瞬间加速度,从而在空气介质中产生速度势,产生声压。自鸣噪声则指冲击过后物体的自由衰减振动而产生的噪声。

噪声实际上是振动在空气中或固体中的传播,所以噪声的频率成分与振动基本上是完全一致的,产生的机理也是一样的。但在噪声传播中,有些频率成分衰减较快,有些频率成分衰减较慢,且环境中其他噪声源所产生的噪声要与齿轮箱产生的噪声叠加,所以测得的噪声信号的频谱与振动信号的频谱是有差别的,有时差别很大。

与振动信号相比,齿轮箱产生的噪声信号更易受到环境中其他噪声源所产生的噪声干扰,从而形成噪声叠加,给故障诊断带来更大的困难。

1.2 振动与噪声的关系

物体在激振力的作用下产生振动时,就会扰动邻近的空气质点随之来回运动,一侧的空气质点被挤压而密集起来,另一侧则变得稀疏,当物体反方向运动时,原来质点密集的地方变为稀疏,原来稀疏的地方密集起来。由于空气是个弹性介质,振动使得空气时而密集,时而稀疏,从而带动邻近的空气质点,由近及远地依次振动起来,这样就形成了一疏一密的“空气层”,这一层层的疏密相间的“空气层”不断地变化,这样声波就由近及远传播出去。空气分子的变化,造成大气压力的波动,大气压力的波动越大,表示声波的振幅

也越大,亦即声音越强。但是,并不是所有的振动都能引起人们的听觉。一般来说,只有频率在20~20000Hz之间的机械波传入人耳,引起鼓膜振动,才能刺激听觉神经而产生声的感觉。将这一频率范围内的振动称为声振动,由声振动激发的纵波才称为声波。将低于20Hz 的机械波称为次声波,高于20000Hz 的机械波称为超声波。噪声是由于声源无规则的振动造成的[9]。

综上所述,噪声是由振动引起的,它们两者之间有着本质的联系。实验表明,噪声与振动信号具有良好的相关性,振动和噪声具有共同的特征参数。

2 变速器轴降噪设计的措施

2.1变速器轴降噪设计的措施

变速器工作时,由十齿轮上周向力、径向力和轴向力的作用,变速器的轴要承受转矩和弯矩。变速器的轴应有足够的刚度和强度。因为刚度不足的轴会产生弯曲变形,破坏了齿轮的正确啮合状态,对齿轮的强度、耐磨性和工作噪声等均有不利影响。所以在设计变速器的轴时,轴的刚度大小应以保证齿轮能达到正确的啮合状态为前提条件[10]。

对齿轮工作影响最大的因素是轴在垂直面内产生的挠度和轴在水平面内的转角。前者使齿轮中心距产生变化,破坏了齿轮副的正确啮合;后者使齿轮相互倾斜,造成沿齿长方向的压力分布不均匀。

在设计变速器轴时,主要考虑以下几个方面。轴的结构形状,轴的直径、长度、轴的强度和刚度。轴的结构主要是满足变速器结构布置的要求,并充分考虑加工工艺,装配工艺等确定的。

轴的结构形状应保证齿轮、同步器部件及轴承等安装、固定,并与工艺要求有密切关系。除前置发动机前轮驱动、后置发动机后轮驱动的汽车变速器采用两个轴外,绝大多数汽车变速器都是二轴式,二轴式变速器轴的典型布置。

在二轴式变速器中,输入轴通常和常啮合齿轮做成一体,输入轴前端支承在发动机飞轮内腔的轴承上。其轴径根据前轴承内径确定。输入轴外花键尺寸与离合器从动盘毂内花键统一考虑。输入轴的长度根据离合器总成轴向尺寸确定。

输出轴前轴径通过轴承安装在输入轴常啮合齿轮的内腔里,它受齿轮径向尺寸的限制,前轴径上安装长或短圆柱滚子轴承或滚针轴承或散滚针。输出轴安装同步器齿毂的花键采用渐开线花键,渐开线花键固定连接的精度要求比矩形花键低,定位性能好,承载能力大,花键齿短,其小径相应增大,可提高输出轴的刚度。选用渐开线花键时以大径定心更合适。输出轴各档齿轮与轴之间有相对旋转运动,因此,无论齿轮内孔装滚针轴承、衬套(滑动轴承)还是钢件对钢件直接接触,轴的表面粗糙度均要求很高,不应低于0.8,表面硬度不应低于HRC58~HRC63。输出轴制成阶梯式,便于齿轮安装,从受力和合理使用材料看,这也是需要的。各截面尺寸要避免相差悬殊,轴上供磨削用的砂轮越程槽产生应力集中,易造成轴折断[11]。

中间轴有旋转式和固定式两种,图2-1为旋转式中间轴,图2-2为固定式中间轴。

图2-1 旋转式中间轴

图2-2 固定式中间轴

固定式中间轴是根光轴,仅起支承作用,其刚度由安装在轴上的宝塔齿轮结构保证。中间轴和齿轮之间用滚针轴承或长、或短圆柱滚子轴承。中间轴常轻压十箱体中固定式中间轴用锁片或双头螺柱固定。轻型汽车变速器中心距较小,箱体上无足够位置设置滚动轴承和轴承盖。因而多采用固定式中间轴。

旋转式中间轴支承在前后两个滚动轴承上,一般轴向力常由后轴承承受。由十中间轴上一档齿轮尺寸较小,常与轴做成一体,成为中间齿轮轴,而高档齿轮则通过花键或过盈配合与中间齿轮轴结合,以便齿轮损坏后更换。

如结构尺寸允许,应尽量用旋转式而不用固定式中间轴。

设计变速器轴时,力求减小轴向尺寸。重型汽车的多档变速器负荷重,档位多轴也长,因此常需在输出轴和中间轴上设置中间支承,多者设3~4个中间支承。

轴和轴承既是噪声源又是固体传声媒介。设计轴时,其直径和长径比应保证在满负荷作用下其总挠度不大于130um~150um,以使轴具有足够的刚性,不致破坏齿轮的正常运转和啮合。轴承精度和游隙对噪声的影响是明显的,特别在高转速区。一般设计均用普通级轴承,但选用较高级(如D级)轴承,可降低噪声1dB~2dB,不过价格要高出2~3倍。近年,轴承行业研制开发同等级别的低噪声轴承,价格不高,降噪效果不错,可降低噪声1dB ~3dB,应大力推广使用。

2.2变速器箱体降噪设计的措施

变速器箱体是一个典型的弹性结构系统,箱体在轴承的动载荷作用下产生振动,辐射噪声,因此合理设计箱体的结构和振动特性,将有助于降低齿轮系统的噪声[12]。

利用结构动力修改的理论和方法,改变结构系统的固有频率,让其远离动态激励频率,避免产生共振。在结构动力修改过程中,也可以利用有限兀法确定结构上对若干优势频率具有高应变能密度的区域,并对该区域刚度的加强,降低其辐射噪声的能力。

箱体结构的降噪设计也可以采用结构系统动态优化设计的原理和方法。设计时以箱体薄壁的振动最小为目标,约束条件为频率约束、应力约束、几何约束等,在动态激励作用下使箱体壁振动最小,达到降低箱体辐射噪声的目的。

另外,在箱体结构设计中,应注意使箱体轴承支承座具有足够的刚度,以减少系统的振动。对十较大面积的薄壁,应合理设置加强筋,以减少振动的辐射噪声。

箱体的材料、形状、刚度、自振频率和表面辐射面积,箱体表面开设窗口的位置、大小和总体布局等均是噪声产生共振、声压合成和噪声辐射影响的因素。研究表明,降低变速器噪声的另一有效途径就是箱体的降噪设计,具有很大的潜力。如果具备条件,可以在设计阶段利用计算机模拟软件进行分析,并目_在试制样件阶段利用仪器测量分析制造出的箱体的振动和固有频率,找出箱体的薄弱环节和部位,进行后续修改设计[13]。

箱体的降噪设计有以下几方面:

①对箱体的各窗口如倒档孔和顶部换档部位孔等相对位置预以合理布置,并且以铸铁盖代替冲压钢盖,或采用带有约束阻尼层的盖板。

②箱体的形状应能使其刚度大、声辐射面积小,避免大平面过渡,表面设计应成法向方向各异的小面相连接,以降低箱体振动和减少辐射能量。

③由于轻量化的设计要求,箱体材料多数由铸铁改为铝合金。铝合金吸振阻压性能较差,现正在研究在铝合金中加入适当添加剂来改善性能。

④在箱体内表面上敷以吸声材料。

2.3变速器齿轮降噪设计[14]

(1)齿轮副侧隙的控制。

侧隙是影响齿轮副产生噪声的重要因素。在较低载荷时,由于发动机扭矩波动的影响,啮

合的齿轮副之间会出现“拍击”现象,从而产生敲击声;在较高载荷时,虽然避免了“拍击”现

象的发生,但是啮合面之间的啮合冲击急剧上升,容易产生啸叫。反之,侧隙设计得太小也是不

允许的。如果侧隙设计得过小,由于齿轮在加工和装配过程中难免存在误差,且在工作时又会

产生热变形,这些因素的综合作用很可能“吃掉”过小的侧隙,使齿轮副之间出现干涉,而这种

干涉造成的齿面间的相互挤压也会使噪声急剧增大。

(2)齿轮设计参数的优化。

增大重合度可以减小齿轮传动的噪声。首先,增大重合度可以减小单对轮齿的负载,从而

可以减小啮入和啮出的负载冲击,降低齿轮噪声;其次,随着接触齿对的增加,单对轮齿的传递

误差被均化,从而减小轮齿的动态激励。

(3)齿轮轮齿的微观修形。

虽然通过前两节的控制齿轮副的侧隙和改变齿轮参数来增大重合度可以在一定程度上

减小啮合冲击,降低噪声。但是由于制造误差、装配误差以及齿轮、轴系和箱体等受载后变

形的影响,与理论齿形很接近的轮齿在高速大功率传动时反而不能满足要求。采用齿顶和齿

根修缘、齿向修形后,有效改善轮齿的啮合性能,降低齿轮噪声。

3 结束语

文章是在国产变速器存在大量噪声问题的工程背景下展开的。首先从齿轮振动噪声产

生机理、轴系故障引起振动噪声产生的机理、滚动轴承故障引起振动噪声产生的机理、变

速器振动噪声产生机理等方面对汽车变速器振动噪声机理进行了深入的分析。并且分析了

振动与噪声的关系。再在对变速器噪声有了深入认识基础上,从变速器轴降噪设计、变速

器箱体降噪设计、变速器齿轮降噪设计三方面研究了变速器轴降噪减振设计的措施。我国

正处于汽车工业大发展的时期。随着人们生活水平的提高,汽车消费已步入以私人家庭消

费为主的时代,并且在对于汽车的平顺性和舒适性也提出了更高的要求,而中国的汽车生

产尚处于起步阶段,所以只有努力提高自身的技术水平和管理水平,才能更好的满足消费

者的要求,也才能与国外的汽车企业相抗衡,希望本文能够为各个厂家在汽车变速器设计

和与整车的参数匹配中提供一些借鉴。

参考文献:

[1] 龙月泉.某国产变速器主要噪声源识别及降噪途径的研究[D].重庆:重庆理工大学.2009.

[2] 董晓露. 变速箱振动与噪声分析[J].机械管理开发.2012:53-54.

[3] Ulf Sellgren.Mats Akerblom.A model-based design study of gearbox-induced noise[J].NAFEMS Seminar: Component and System Analysis Using Numerical Simulation Techniques.2005.

[4] Edward M.Huff.Irem Y.Tumer. An Experimental Comparison of Transmission Vibration Responses from OH-58 and AH-1 Helicopters [J]. Presented at the American Helicopter Society 57th Annual Forum.2001.

[5] 王红梅.郭晓云.王晓霞.齿轮侧隙消除机构在降低变速器噪声中的应用[J].佳木斯大学学报.2007:362-363.

[6] 郭栋. 汽车变速器噪声特性研究[D]. 重庆:重庆理工大学.2010.

[7] Tahar Fakhfakh. LassadWalha. Jamel Louati. Effect of manufacturing and assembly defects on two-stage gear systems vibration [J]. Int J Adv Manuf Technol (2006) 29: 1008–1018.

[8] 王明燕. 汽车变速器的传动与结构振动分析[D].南京:南京航空航天大学.2008.

[9] Walter Bartelmus. Radoslaw Zimroz. Gearbox vibration signal pre-processing and input values choice for neural

network training [J].Artificial Intelligence Methods.2003.

[10] 施飞.汽车变速器总成的噪声源及降噪措施[J].机械管理开发.2009:96-98.

[11] 田雄.李宏成等. 基于传递路径试验分析的变速器敲击噪声优化[J]. 振动工程学报.2010:642-647.

[12] Jiri Tuma. Gearbox Noise and Vibration Prediction and Control[J].International Journal of Acoustics and Vibration.2009(2).

[13] 黎勇. 汽车变速器振动噪声控制研究[D].重庆:重庆大学.2004.

[14] 宋克辉.白会涛. 降低轻型汽车机械变速器噪声的设计措施[J].科技创新导报.2011:5.

汽车发动机振动噪声测试实用标准系统

附件1 汽车发动机振动噪声测试系统 1用途及基本要求: 该设备主要用于教学和科研中的振动和噪声测量,要求能够测量试验对象的振动噪声特性(频率、阶次、声强等),能对试验数据进行综合分析。该产品的生产厂应具有多年振动噪声行业从业经验,有较高的知名度和影响力。系统软件和硬件应该为成熟的模块化设计,同时具有很强的扩展能力,能保证将来软件和硬件同时升级。 2设备技术要求及参数 2.1设备系统配置 2.1.1数据采集系统一套; 2.1.2数据测试分析软件一套; 2.1.3传声器 2个; 2.1.4加速度计 2个; 2.1.5声强探头 1套; 2.1.6声级校准器 1个; 2.1.7笔记本电脑一台 2.2数据采集、控制系统技术要求 2.2.1主机箱一个;供电采用9~36V直流和 200~240V交流; 2.2.2便携式采集前端,适用于实验室及现场环境; 2.2.3整机消耗功率<150W; 2.2.4工作环境温度:-10?C ~50?C; 2.2.5中文或英文WindowsXP下运行,操作主机采用笔记本电脑; 2.2.6输入通道数:4个以上,其中2个200V极化电压输入通道、不少一个转速输入通道; 2.2.7输入通道拥有Dyn-X技术,动态围160dB; 2.2.8每通道最高采样频率:≥65.5kHz,最大分析带宽:≥25.6kHz; 2.2.9系统留有扩充板插槽,根据需要可以进一步扩充;数据采集前端可同时连接多种形式传感器,包括加速度计、转速探头、传声器、声强探头等; 2.2.10系统具有堆叠和分拆能力,多个小系统可组成多通道大系统进行测量。大系统可分拆成多个小系统独立运行; 2.2.11采集前端的数据传输具备二种方式之一:①通过10/100M自适应以太网传输至PC; ②通过无线通讯以太网技术传输至PC,通信距离在100米以上。使测量过程更为灵活方便,方便硬件通道和计算机系统扩展升级;

汽车NVH振动与噪声分析

汽车NVH介绍

1.NVH现象与基本问题 2.噪声与振动源 3.NVH传递通道 4.NVH的响应与评估 5.NVH试验 6.NVH的CAE分析 7.NVH开发 8.汽车声品质

动态性能 静态性能 汽车的性能 ?汽车的外观造型及色彩 ?汽车的内室造型、装饰、色彩?内室及视野 ?座椅及安全带对人约束的舒适性 ?娱乐音响系统?灯光系统?硬件功能 ?维修保养性能?重量控制 ?噪声与振动(NVH )?碰撞安全性能?行驶操纵性能?燃油经济性能?环境温度性能?乘坐的舒适性能?排放性能?刹车性能?防盗安全性能?电子系统性能?可靠性能 NVH 是汽车最重要的指标之一

汽车所有的结构都有NVH问题 ?车身 ?动力系统 ?底盘及悬架 ?电子系统 ?…… 在所有性能领域(NVH,安全碰撞、操控、燃油经 济性、等)中,NVH是设及面最广的领域。

什么是NVH? NVH : N oise, V ibration and H arshness ?噪声Noise: ●是人们不希望的声音 ●注解: 声音有时是我们需要的 ●是由频率, 声级和品质决定的 ●频率范围: 20-10,000 Hz ?振动Vibration ●人身体对运动的感觉, 频率通常在0.5-200 Motion sensed by the body, mainly in .5 hz-50 hz range ●是由频率, 振动级和方向决定的 ?不舒服的感觉Harshness ●-Rough, grating or discordant sensation

为什么要做NVH? ?NVH对顾客非常重要 ?NVH的好坏是顾客购买汽车的一个非常重要的因素. ?NVH影响顾客的满意度 ?在所有顾客不满意的问题中, 约有1/3是与NVH有关. ?NVH影响到售后服务 ?约1/5的售后服务与NVH有关

2021新版汽车噪声控制技术的最新进展与发展趋势

( 安全论文 ) 单位:_________________________ 姓名:_________________________ 日期:_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 2021新版汽车噪声控制技术的最新进展与发展趋势 Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.

2021新版汽车噪声控制技术的最新进展与 发展趋势 摘要:对汽车噪声控制技术领域的最新进展及发展趋势进行综述,包括噪声控制技术在汽车新产品设计中的应用(整车级别的声学品质目标设定、系统和元件级别的声振特性目标设定)、NVH仿真分析的置信度、NVH虚拟环境技术、车辆噪声控制的材料及结构技术等相关主题。 关键词:汽车噪声控制技术趋势 1前言 近年来,随着发动机技术的突飞猛进,发动机噪声有较大幅度的降低。发动机之外的其他噪声来源如传动系噪声、轮胎噪声、排气噪声以及车身壁板结构振动辐射噪声等,对车辆整体噪声的贡献份额相对增大,对它们实施控制的重要性也与发动机噪声控制同样重

要。 车辆噪声控制问题的复杂程度剧增,主要体现在噪声控制方向的模糊性、广泛性,以及各类噪声来源与车辆整体噪声水平之间的弱相关性。这里需要指出,由车身壁板结构振动辐射的噪声,在车内空间建立声场并与车身结构振动相耦合,其噪声能量主要集中在低频。对于这类噪声,特别是在20~200Hz的频段内,给人的主观感受是一种所谓的“轰鸣声”,即通常所说的“Booming”,能造成司乘人员强烈的不适感。在如此低的频段内,常规的吸声降噪措施几乎无效。目前,主动消声技术尚不成熟,由于其用做控制声源的大体积低频扬声器的空间布置受到限制,亦不能很好地实现工程应用。事实上,对Booming的控制仍是目前世界性的难题。 当前,同档次车型在常规性能方面的综合性价比越来越接近且均已达到较高水平,因此,提高车辆噪声控制水平已成为新的竞争焦点和技术发展方向。在此背景下,车辆的NVH(Noise/Vibration/Harshness)性能正逐渐演变为重要的设计指标,这也是用户所关心的整车性能指标之一。汽车噪声控制水平必将

汽车振动与噪声控制-综述

汽车振动噪声与控制文献综述 中国汽车产业已进入内涵式发展的稳健增长期,车型品质的提升已取代产能的增长成为发展的主流,这对汽车的噪声、振动与声振粗糙度(Noise, Vibration, Harshness, NVH)提出日益苛刻的要求,使得汽车NVH性能越来越受到重视,成为衡量汽车品质最重要的指标之一。 前期汽车NVH控制主要集中在发动机、车身等主要系统上,随着这些主要系统的NVH问题得到解决,其研究重心开始转向声品质技术、新能源汽车NVH、车身底盘NVH、制动系和悬架系NVH以及振动主动控制等方面。 汽车的NVH问题可以从三个层面上考虑:接受体(方向盘的加速度或人耳处的声压等,但最终是人对振动噪声的感觉);传递路径(隔振隔声系统,车身及内饰等);振动噪声源(发动机/驱动电机、齿轮传动系统、路面不平、风噪声等)。 一、接受体处NVH分析与控制 1.1声品质评价 首先,在对车辆振动与噪声进行分析前需对其NVH状况进行评价。驾驶室内成员处的振动评价相对简单,而人耳对噪声的感知则较为复杂,同时由于汽车车身及底盘技术、汽车发动机技术的突飞猛进,特别是新能源汽车的持续推广,除发动机噪声外,其他排气噪声、传动系噪声、轮胎噪声、空气动力噪声及车身壁板结构振动辐射噪声等,对车辆整体噪声的贡献相对增大,使得车辆噪声控制问题变得更加复杂。 因此,声品质技术应运而生。声品质是指在特定的技术目标或任务内涵中声音的适宜性,声品质中的“声”是人耳的听觉感知,“品质”则是指人耳对声音事件的听觉感知过程,并最终做出的主观判断。人是声品质最终的接受者和最直接的评价者,声品质受到声音固有特性、评价者的生理、心理等各方面的综合影响,因此声品质的研究是一个综合多领域的多学科研究。 声品质主观评价是以人为主体,通过问卷调查或评审团评议的形式,运用试验心理学来研究噪声问题,涉及测试对象选择、噪声准备、听测环境和评价方法

液压噪声分析

液压设备在给人们带来诸多方便同时,液压系统的泄漏,振动和噪声,不易维修等缺点,也为液压系统的应用造成了障碍。尤其在现今随着技术水平不断提高,液压系统的噪声和振动也随之加剧,已经成为了限制液压传动技术发展的重要因数,因此,研究液压系统的噪声和振动有着积极的意义。 1,振动和噪声的危害 液压系统中的振动和噪声是两种并存的有害现像,从本质上说,它们是同一个物理现象的两个方面,两者互相依存,共同作用。随着液压传动的运动速度不断增加和压力不断提高,振动和噪声也势必加剧,振动容易破坏液压元件,损害机械的工作性能,影响到设备的使用寿命,而噪声则可能影响操作者的健康和情绪,增加操作者的疲劳度。 2,振动和噪声的来源 造成液压系统中的振动和噪声来源很多,大致有机械系统,液压泵,液压阀及管路等几方面。 机械系统的振动和噪声 机械系统的振动和噪声,主要是由驱动液压泵的机械传动系统引起的,主要有以下几方面。 1,回转体的不平衡在实际应用中,电机大都通过联轴节驱动液压泵工作,要使这些回转体做到完全的动平衡是非常困难的,如果不平衡力太大,就会在回转时产生较大的转轴的弯曲振动而产生噪声。 2,安装不当液压系统常因安装上存在问题,而引起振动和噪声。如系统管道支承不良及基础的缺陷或液压泵与电机轴不同心,以及联轴节松动,这些都会引起较大的振动和噪声。 2.2液压泵(液压马达)通常是整个液压系统中产生振动和噪声的最主要的液压元件. 液压泵产生振动和噪声的原因,一方面是由于机械的振动,另一方面是由于液体压力流量积聚变化引起的. 1,液压泵压力和流量的周期变化 液压泵的齿轮,叶片及拄塞在吸油,压油的过程中,使相应的工作产生周期性的流量和压力的过程中,使相应的工作腔产生周期的流量和压力的变化,进而引起泵的流量和压力脉动,造成液压泵的构件产生振动,而构件的振动又引起了与其相接触的空气产生疏密变化的振动,进而产生噪声的声压波传播出去. 2,液压泵的空穴现象液压泵在工作时,如果液压油吸入管道的阻力过大,此时,液压油来不及充满泵的吸油腔,造成吸油腔内局部真空,形成负压.如果这个压力恰好达到了油的空气分离

汽车振动与噪声控制复习

机械振动理论部分 第一章振动基础理论 1、振动系统的基本元件:弹性元件,惯性元件,阻尼元件 2、解决振动问题的基本方法:解析法和实验法 3、简谐振动的三要素:振幅,圆频率,初相位 4、简谐振动的合成,包括同频率,不同频率公有周期的求解和矢量图的表示 第二章单自由度系统的振动 1、要求掌握单自由度无阻尼系统的自由振动方程,包含计算和分析 2、串联弹簧和并联弹簧的特征及等效弹簧求解公式 3、单自由度有阻尼系统的衰减振动运动方程求解,阻尼固有频率,衰减振动周期及阻 尼比系数的求解 以上内容以作业题和例题为主要复习内容 第三章受迫振动 1、简谐激励作用下系统的受迫振动响应的计算和分析 2、任意激励作用下系统的受迫振动,以例题和作业题为重 3、受迫振动共振的条件激振力频率等于系统的固有频率 4、积极隔振和消极隔振的定义 5、隔振系统的设计,以例题和作业题为重 第四章多自由度系统的振动分析 第五章二自由度系统的振动分析 1、刚度影响系数的求解 2、固有频率和主振型的求解,例题和作业题为重点,会画振型图 3、无阻尼系统对初始条件作用下系统的振动分析,重点掌握结论 4、动力减振器的例题复习 汽车振动与噪声控制复习 汽车发动机的振动分析与控制 1、汽车发动机工作中主要激励源:不平衡惯性力和不平衡惯性力矩 2、针对单缸发动机,由于惯性力矩的作用产生使曲轴旋转的主动力矩,该力矩会激起曲轴的扭转振动。 3、作用在气缸活塞顶部的气体压力对汽车产生什么样的影响?只会使汽车气缸受到拉伸和压缩,不会传到发动机外而去引起汽车振动。 4、往复惯性力Pj和离心惯性力Pr的铅垂分量会使汽车产生()振动?整车的铅垂振动 5、气体压力Pg和惯性力Pj与活塞对缸壁的压力Pn构成的反转力矩,会产生何种影响?反转力矩将通过发动机支承点传到车架上,整车产生横向摆动,旋转矢量的离心惯性力Pr 的水平分量会传到车架上,引起整车的水平振动。 6、为了减少直列多缸发动机的干扰力和干扰力矩引起发动机和车架的振动,通常采取以下措施来减少或消除这些干扰。(合理布置曲柄间的相互位置、采取有效的平衡方法、点火顺序和采取隔振措施) 7、V型发动机在计算发动机的干扰力和力矩时,需考虑V型气缸的()。合成系数或V型角 8、振动隔离分为两种:()和()。主动隔振和被动隔振

汽车的振动测试技术

汽车的振动测试技术-标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

汽车的振动测试技术 汽车供应商们采用先进的振动测试技术来保证汽车在行驶中的安静和平稳。汽车上的零件和组装件必须经受振动可控测试技术的检验。 汽车内部从仪表板到桌椅,从安全气囊传感器到引擎注油泵,诸多零部件都要经过精确振动模式和幅度的测试。 在有些情况下,要用振动测试法验证汽车的各种装置在一般路面条件下不会损坏。在另一些情况下,通过振动测试来识别机械发出的烦人的噪声。 在振动控制的工业中,开发成功的数字信号处理技术有可能在实验室和生产线上制造成更加贴近真实的振动环境。今天,振动测试除了使用随机波、正弦波和冲击波的传统方法,又增加了更加复杂的方法,比如随机波上加正弦波和波形复制。 正如名称所示,随机正弦波是把随机振动与正弦波结合起来形成复杂的振动形式;波形复制振动模仿出真实的汽车振动环境。随机正弦波振动把多个正弦波与具有宽频带的噪声结合在一起。正弦波振动可以是固定的或者是扫描式的谐波或非谐波振动,而且在整个频带内的振动幅度是可变的。就模仿在路面变化行驶中的随机振动的汽车来说,其引擎转速增加或减少时,随机正弦波振动是很好的测试方法。 实际应用 采用随机正弦波振动和波形复制方法对汽车进行测试,可真实地再现汽车行驶中的实际环境,用作设计验证和质量控制。 ?仪表板 许多汽车制造厂对仪表板组件进行振动测试以检查其发出的咯吱声和卡嗒声。这一项是新车购买者可能最不满意的地方,在保证金中占很大份额。 为了测试建造了专用振动台,它不使用风扇,为的是造成清静的环境来验证振动中的仪表板是否有咯吱声和卡嗒声。因为没有通风散热,只能在温升超过工作温度时做短时间的振动测试,然后测试要暂停一会儿让设备冷却下来。 除振动台外,所有能发出噪声的仪器设备,包括振动台的控制器都应放在测试室的列边。遥控面板和显示器要悬挂在测试装置的上面,便于工作人员能听见噪声并控制测试过程。 用于检验咯吱声和卡嗒声的振动模式,由随机波、扫描正弦波和代表负荷的多段波形所构成。其振动幅度要控制在汽车正常行驶中的额定实验值内。为了避免振动过于猛烈。要维修部件并做好紧固工作。 在振动测试中,操作人员起着关键性的作用,例如施加扫描式正弦波来重复加速引擎的振动模式,此时可能要加上几次扫频来发现异常的噪声。由于咯吱声和卡嗒声难于发现起因,操作者必须停止对仪表板做下一步的操作,并且用于动方式来控制振动频率和振幅,检查产生噪音的真正原因。这样才能找到产生噪声的机理,许多设备生产厂也采用这种方法作为质量控制的手段。

《车辆振动与噪声控制》课程教学大纲

《车辆振动与噪声控制》课程教学大纲 课程代码:020242025 课程英文名称:Control of Vehicle Vibration and Noise 课程总学时:32 讲课:26 实验:6 上机:0 适用专业:车辆工程装甲车辆工程能源与动力工程交通运输 大纲编写(修订)时间:2017.5 一、大纲使用说明 (一)课程的地位及教学目标 车辆振动与噪声控制是车辆工程专业、装甲车辆工程、能源与动力工程和交通运输专业的专业选修课。面对激烈竞争的汽车市场,除了提高汽车的各项性能指标和经济指标外,降低汽车振动与噪声,提高汽车运行舒适度已成为现代汽车设计及新技术开发研究的一个重要方面。本课程的主要任务是使学生了解并掌握汽车振动的基本要素;单自由度、二自由度及多自由度振动的基本特性;随机振动的统计特性及汽车的平顺性分析。通过本课程的学习,能培养学生对工程实际问题观察、分析及解决的能力,为从事专业设计与研究打下坚实的基础。 (二)知识、能力及技能方面的基本要求 通过本课程的学习,学生要对本课的基本内容有系统的理解,掌握其基本概念、理论和方法,运用这些理论分析,解决工程实际问题,并达到如下要求: 1.具有建立典型汽车结构力学模型的能力,并能够确定其边界条件和初始条件。 2.掌握模型系统的模态分析与响应分析方法。 (三)实施说明 教师在授课过程中可以根据实际情况酌情安排各部分的学时,课时分配表仅供参考。教师要注重对基本概念、基本方法和解题思路的讲解,以便学生在实际应用中能举一反三,灵活运用。根据专业特点,教师应结合实际问题,在教学过程中注意理论与实际结合,突出实际应用。 (四)对先修课的要求 本课程的先修课程有《高等数学》等相关课程。 (五)对习题课、实验环节的要求 结合有关章节中的重点和难点问题以及典型的问题,安排一定的习题练习,并以讲、练、讨论相结合的方式进行。引导学生对所学内容的基本概念、基本原理和基本方法有更加深入的了解。结合每次课的内容、重点和难点,有针对性的布置与有关实际问题相联系的思考题。 (六)课程考核方式 1.考核方式:考查。 2.考核目标:考核学生对单自由度及多自由度振动基本原理掌握情况,在此基础上掌握模态分析的基本理论。通过对汽车模型的简化,在一定路面激励下,分析汽车的平顺性。 3.成绩构成:本课程的总成绩主要由两部分组成:平时成绩占10%,实验成绩占10%,考试成绩占80%。 平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出。 (七)主要参考书目:

汽车噪声及振动

汽车噪声与振动 ——理论与应用 第二章 声学基础 1、描述声音的参数:声压、频率、质点速度、声功率等 2、声压:当地声压与大气压之差。 3、有效声压:瞬时声压对时间取均方根值。 4、声音强弱评价:声功率、声强、声压 5、听阈声压:对于1000Hz 纯音,人耳刚刚能够听到的声压为2*10-5Pa 。 6、痛阈声压:人耳难以忍受的声压为20Pa 。 7、声压级:取一个参考声压,用某个测量或计算的声压的平方与这个参考值的平方相比,再取自然对数,然后再乘以10,就得到声压级。公式如下: 20 2 lg 10P P L p ?=(参考值50102-?=P Pa ) 声功率级:声源的声功率与参考声功率的比值,再取自然对数,然后乘以10。 lg 10W W L w ?=(参考值12010-=W W ) 声强级:某一点的声强与参考声强的比值,再取自然对数,然后乘以10。 lg 10I I L I ?=(参考值12010-=I 2-?m W ) 第十章 发动机的振动

第十一章发动机的噪声 发动机两种噪声:纯音和混杂音。纯音是窄频带的,用抗性消音器;混杂音是宽频带的,用阻性消声器。 抗性消声器:将能量反射回声源,从而抑制声音。 阻性消声器:声能被吸声材料吸收并转化成热能,从而消声。 燃烧噪声:由于气缸内燃烧,将活塞对缸套的压力振动通过缸盖—活塞—连杆—曲柄—机体向外辐射的噪声称为燃烧噪声。 机械噪声:活塞对缸套的撞击、正时齿轮、配气机构、喷油系统、辅助皮带、正时皮带等运动件之间的机械撞击所产生的振动激发的噪声称为机械噪声。 第十二章管道声学及进气系统的噪声与振动分析 进气管截面积越大,功率损失越小;进气管截面积越小,空气噪声越低——相矛盾。 进气系统噪声主要是指进气口处的噪声,此噪声源离车厢很近,对车内噪声贡献很大,同时,进气噪声也是最主要的通过噪声源。 第十三章排气系统的噪声与振动 第一节排气系统的噪声

汽车噪声声音品质主观评价及控制

汽车噪声声音品质主观评价及控制 第一章绪论 1.1 论文研究的背景 随着现代社会的发展以及对高质量生活的不断追求,人们对车辆乘坐的舒适性要求越来越高。车内噪声不仅降低了乘坐的舒适性,还增加了驾驶员的疲劳感,容易使人烦躁,甚至危及行车安全。除此之外,也影响到人们对汽车质量的评价,进一步影响到汽车的销售。因此,如何控制和改善车内噪声就显得尤为重要。 传统的噪声控制,只强调噪声量级的大小,认为噪声级越低越好。为了得到舒适的车内环境,以前主要采取降低车内噪声的声压级的办法。随着研究的不断深入,我们发现传统的声压级不足以描述汽车噪声的全部特征,单纯地降低声压级并不能改善汽车乘坐的舒适性。近年来人们提出了声品质(Sound Quality):声品质是在特定的技术目标或任务内涵中声音的适宜性。汽车声品质就是在满足人和环境的要求下,寻求符合汽车特性的产品声音。声品质的研究实际上提出了现代噪声控制的理念,即噪声控制不仅仅是消极被动地降低噪声的声压级,而是能够根据顾客的

主观评价,通过合理有效的措施,使特定产品的噪声听上去不仅仅安静,而且尽可能的悦耳,甚至调节噪声至理想状态,并使不同的产品有各自独特的声音特性。除了频率及强度两大因素外,声品质的研究更强调心理声学及非声学因素等的直接影响。 1.2 汽车NVH 研究汽车噪声就要谈到NVH技术,汽车NVH是指汽车的Noise(噪声)、Vibration(振动)和Harshness(舒适性),主要是研究汽车噪声振动对整车性能及舒适性的影响。 Noise(噪声)是指引起人烦躁而危害人体健康的声音。汽车噪声不但增加驾驶员和乘员的疲劳从而影响汽车的行驶安全,而且对环境造成噪声污染。噪声常用声压级评价,其频率范围在20Hz-20kHz。汽车噪声主要包括结构噪声(车身壁板振动产生的噪声)、辐射噪声(如发动机、排气系统、制动器等辐射的噪声)、空气动力噪声(风噪、空气摩擦车身形成的噪声)等。 Vibration(振动)描述的是系统状态的参量(如位移)在其基准值上下交替变化的过程。汽车低频振动危害驾驶员和乘员的身体健康,同时不良的振动会给汽车零部件带来损坏,影响零部件的寿命。振动是噪声产生的原因,因此,振动和噪声的研究是密不可分的。

变速箱振动与噪声分析

第1期(总第125期)机械管理开发 2012年2月No.1(S UM No.125) M EC HANIC AL M ANAGEM ENT AND DEVELOPM ENT Feb.2012 引言 变速箱主要经齿轮啮合达到变速、增加扭矩的作用,齿轮系经轴承安置在壳体上。实验证明,齿轮、轴承、壳体是变速箱振动和噪声的主要来源[1]。分析变速箱的振动和噪声的产生机理,应该首先着重分析齿轮、轴承、箱体的振动。 1变速箱振动和噪声现象及初步分析 讨论的变速箱是我公司设计的一款大扭矩多挡位变速箱,它由主箱、副箱两段式结构组成、性能优越,但在试验时发现了异常的振动和噪声;对其原因进行分析,发现有些齿轮啮合频率的倍频与壳体约束模态频率相近时,在测试振动和噪声信号功率谱中相同频率处出现峰值,引起变速箱的异常振动和噪声。2振动和噪声现象的发生原因详细分析2.1变速箱中齿轮啮合频率计算 1)定轴系中,齿轮的啮合频率为[2]: 式中:Z 为齿轮齿数;i 为频率的谐波,i=1,2,3…。对于有固定齿圈的行星轮系,其啮合频率为: 式中:Z r 为任一参考齿轮的齿数;n r 为参考齿轮的转速(r/min);n c 为转臂的回转速度(r/min),方向相反时,取正号;i 为频率的谐波,i =1,2,3…。 由式(1)与式(2)可知,齿轮副中的两个齿轮的啮合频率是相同的。当齿轮的转速变化时,啮合频率也随之而变,并且随着转速的升高,齿轮噪声增大。这是判断齿轮啮合频率的两个基本原则。再者,齿轮的啮合频率往往呈二次、三次等高次谐波出现在频谱中。齿轮噪声随转速增加而增加,但不是线性关系;转速越高,噪声随转速升高而上升的越缓慢。 2)齿轮编号表:本实验变速箱中各档齿轮编号见图1。 3)齿轮啮合频率计算:根据式(1)及(2),按图1齿轮编号算得齿轮的啮合频率,见表1。由于6档、7 档、8档、9档、10档时,各齿轮的啮合频率除14、15、16 号齿轮的为0外,其余均与1档、2档、3档、4档、5档对 应相同。 图1齿轮编号图 表1 齿轮啮合频率计算结果 挡位12345 R 1695695695695695695 2695695695695695695 3542542542542542542 4542542542542542542 5472472472472472472 6472472472472472472 7351351351351351351 8351351351351351351 9297297297297297297 10297297297297297297 11282282282282282282 12282282282282282282 13282282282282282282 14115285208331373116 15115285208331373116 16115285208331373116 2.2 变速箱壳体的有限元分析 图2变速箱箱体有限元模型 1)建立数学模型:对变速箱壳体,建立三维数学 f Z =nZ 60i .(1) f Z =Z r (n r ±n c )60 i .(2) 收稿日期:;修回日期:6 作者简介:董晓露(),女,山西浑源人,工程师,硕士,主要从事变速箱设计工作。D 66@6变速箱振动与噪声分析 董晓露 (中国重汽集团大同齿轮公司技术中心,山西 大同 037305) 摘要:分析了某变速箱试验时的异常振动和噪声原因。先对一台样机测试其各挡稳定过程的振动和噪声信号, 再对测得的信号进行功率谱密度分析。之后,运用Pro/Engineer 建立了变速箱壳体的实体模型,并用OptiStruc t 软件进行了壳体前端面加零位移约束的模态分析;计算了各挡齿轮的啮合频率,分析了壳体的模态频率与齿轮啮合频率对振动和噪声信号功率谱中峰值的影响。最后根据分析结果,提出对壳体的改进建议,以达到变速箱减振降噪的目的。 关键词:变速箱;振动和噪声;齿轮啮合频率;壳体模态中图分类号:TB533+.2 文献标识码:A 文章编号:1003-773X (2012)01-0053-02 53 2011-08-042011-10-01979-E-mail:https://www.sodocs.net/doc/526778625.html,.

噪声与振动

汽车NVH 特性中振动与噪声概述 摘要 随着汽车产业的发展,N V H 已经成为评价汽车品质的最重要的技术指标。本文介绍了汽车的N V H 特性的意义,分析了汽车振动噪声的来源及其产生的机理,提出了相应的控制策略。 关键词:汽车、N V H 、振动、噪声 1 引言 汽车的噪声( Noise) 、振动( Vibration) 、声振粗糙度( Harshness) 统称为汽车的NVH 特性[1], 是衡量汽车设计及制造质量的一个重要因素。声振粗糙度又可称为不平顺性或冲击特性, 与振动和噪声的瞬态性质有关, 描述了人体对振动和噪声的主观感受,不能直接用客观测量方法来度量。乘员在汽车中的舒适性感受以及由于振动引起的汽车零部件强度和寿命问题都属于NVH 的研究范畴。从NVH 的观点来看, 汽车是一个由激励源( 发动机、变速器等) 、振动传递器( 由悬架系统和连接件组成) 和噪声发射器( 车身) 组成的系统[2]。汽车NVH 特性的研究应该以整车作为研究对象, 但由于汽车系统极为复杂, 因此, 经常将它分解成多个子系统进行研究, 如发动机子系统( 包括动力传动系统) 、底盘子系统( 主要包括悬架系统) 、车身子系统等。 随着社会的进步、科技的发展和人们的生活水平的不断提高,人们对汽车品质的要求也越来越高。另一方面,由于国内汽车制造业的迅速发展,竞争的日益激烈,各汽车制造企业加大对汽车品质的研究,而NVH已经成为评价汽车品质的最重要的技术指标。国外各大汽车公司投巨资研究NVH,可以说,NVH 问题已经关系到公司未来的成长。 在NVH 的特性中,振动与噪声是最为重要的两个指标[3]。汽车是一个由激励源(发动机、变速器、路况、轮胎等)、振动传递器(由悬挂系统和连接件组成)和噪声发射器(车身)组成的系统。 2 振动噪声的研究 振动噪声的来源主要有:⑴发动机振动噪声;⑵空气动力引起的振动噪声; ⑶轮胎而引起的振动;⑷传动系统齿轮啮合冲击产生的振动噪声;⑸由于路面不平而产生的振动等等。 2.1 发动机振动噪声及防治措施 发动机是汽车的动力源,发动机噪声占汽车噪声的二分之一以上,包括进气噪声和本体噪声(如发动机振动, 配气轴的转动, 进、排气门开关等引起的噪声),因此发动机的减振、降噪成为汽车噪声控制的关键。借助于改进悬置、平衡技术以及使用声学隔离材料等技术来降低车身振动噪声[4]。 2.2 空气动力引起的振动噪声 汽车在行驶时,空气动力引起的振动噪声包括:空气通过门窗或孔道进入车内而引起的振动;气流和车身产生涡流而引起的振动以及外面的空气与车身摩擦

车辆噪声污染的危害与控制

车辆噪声污染的危害与控制 随着汽车工业的迅速发展,人们对于汽车的舒适性和振动噪声控制的要求越来越严格。据国外有关资料表明,城市噪声的70%来源于交通噪声,而交通噪声主要是汽车噪声。它严重地污染着城市环境,影响着人们的生活、工作和健康。所以噪声的控制,不仅关系到乘坐舒适性,而且还关系到环境保护。然而一切噪声又源于振动,振动能够引起某些部件的早期疲劳损坏,从而降低汽车的使用寿命;过高的噪声既能损害驾驶员的听力,还会使驾驶员迅速疲劳,从而对汽车行驶安全性构成了极大的威胁。所以噪声控制,也关系到汽车的耐久性和安全性。因此振动、噪声和舒适性这三者是密切相关的,既要减小振动,降低噪声,又要提高乘坐舒适性,保证产品的经济性,使汽车噪声控制在标准范围之内。 1噪声的种类 产生汽车噪声的主要因素是空气动力、机械传动、电磁三部分。从结构上可分为发动机(即燃烧噪声),底盘噪声(即传动系噪声、各部件的连接配合引起的噪声),电器设备噪声(冷却风扇噪声、汽车发电机噪声),车身噪声(如车身结构、造型及附件的安装不合理引起的噪声)。其中发动机噪声占汽车噪声的二分之一以上,包括进气噪声和本体噪声(如发动机振动,配气轴的转动,进、排气门开关等引起的噪声)。

因此发动机的减振、降噪成为汽车噪声控制的关键。 此外,汽车轮胎在高速行驶时,也会引起较大的噪声。这是由于轮胎在地面流动时,位于花纹槽中的空气被地面挤出与重新吸入过程所引起的泵气声,以及轮胎花纹与路面的撞击声。 2噪声要求 欧洲的法规规定,从1996年10月起,客车的外部噪声必须从77dBA 降到74dBA,减少了一半噪声能量,到本世纪末进一步降低到71dBA。日本的法规规定,小型汽车在今后十年内噪声标准控制在76dBA以下。国内的一些大城市也计划在2010年交通干线的噪声平均值控制在70dBA以内。而据国内目前有关资料表明,国内的大客车的噪声许可值则不得超过82dBA,轻型载货车为83.5dBA。由此可见,我国在车辆噪声控制方面还得狠下工夫。 3噪声评价 噪声评价指标主要是指车内、外的噪声值和振动适应性。评价方法可分为主观评价和客观评价。影响汽车噪声主观评价的主要因素是舒适性、响度和确定性,例如可以利用语义微分法进行主观评价。在客观评价时,可以采用PCNM噪声测量装置测量试验进行分析;此外模

汽车振动噪声(NVH)控制——汽车工业面临的新问题

汽车振动噪声(NVH)@制——汽车工业面临的新问题 黄遵国,王 彦 (东风汽车有限公司商用车技术中心,湖北武汉430056) 摘要:汽车NVH(Noise,Vibration,Harshness)特性是汽车五大重要性能之一,是汽车行业与相关汽车零部件行业关注的综合性问题。本文分析了车内振动、噪声的产生原因及传递路径,并给出了汽车主要的减振、降噪、密封零部件(如动力总成悬置、底盘村套、悬架系统、筒式减振器等)的结构形式,工作原理、发展趋势等,并展望了汽车NVH控制技术的发展前景。 关键词:汽车NVH;汽车NVH零部件;汽车密封件中图分类号:TQ 153 文献标志码:A ImprovingVehicleNVHPerformance--ANewProblemEncounteredbyAutomobileIndustry HUANG Zunguo,WANGYan (CommercialVehicleTechnologyCenter,Dongfeng MotorCo.,Ltd,Wuhan430056,China) Abstract:NVH is one ofthefivemostimportantcharacteristicsofvehiclewhichhasbeengot muchattention byauto‘ mobileindustry.The reason andtransmissionpathofvehicleNVHwasanalyzed in thepaper.Alsothe structure and oper— ating principleofsomesubsystemforoptimizingvehicleNVHperformancewerepresented,such as power trainmount, chassisbush,and suspension systemetc.Finally,thefutureofoptimizingNVHtechnologywascommented. Key words:VehicleNVH,NVHsubsystem。Sealingunit 汽车NVH是指在汽车驾乘过程中,驾乘人员感受到的噪声(Noise)、振动(Vibration)和声振粗糙度(Harshness)。由于以上三者是同时出现且密不可分的,因此常把它们放在一起进行研究,其中噪声的频率范围为30Hz一-40kHz,主要指驾乘人员听到的车内噪声。振动的频率范围为1~200 Hz, 主要是驾乘人员感受到的来自于转向盘、地板和座椅的振动。声振粗糙度是指噪声和振动的品质,是描述人体对振动和噪声的主观感受的指标,不能直接用客观测量方法来度量。由于声振粗糙度描述的是振动和噪声使人不舒适的感觉,因此又称Harsh-ness为不平顺性,又因为声振粗糙度经常用来描述冲击激励产生的使人极不舒适的瞬态响应,因此也称Harshness为冲击特性。 车内振动主要来自于2个方面,其一是由动力总成振动向车内的传递;其二是由路面激励通过轮胎向车内的传递。 车内噪声通常也来自2个方面,其一是由动力总成及附件噪声、轮胎噪声、风噪声等空气噪声向车内的传递;其二是由底盘、车身等结构件振动传递到车厢而引起的结构噪声。如图1所示,由车内振动和噪声的传递路径可知,振动问题和噪声问题往往是耦合在一起的。 由于振动和噪声源往往无法改变或很难在短时间内进行优化改进,因此在一款新车型的开发过程中,工程人员往往通过设计优化NVH零部件来控 发动机激动}r.1动力总成振动卜————叫悬J霞系统 五亟卜——趣圃I 孰挫 k——_叫主塑些!l I!堕堡垫l 圈1车辆振动噪声传递路径 制振动和噪声的传递路径,从而实现对整车NVH目标的控制。 NVH零部件通常分为减振产品和降噪产品两大类。减振产品主要包括橡胶减振产品、弹簧阻尼减振产品,其中,橡胶减振产品在车内的分布最为广泛,用于动力总成、车身、底盘等各类结构件之间的弹性连接和缓冲。弹簧阻尼减振器主要包括各类悬架弹簧及液压筒式减振器,轮胎和车身的弹性连接起到阻尼的作用。 降噪产品主要包括隔音吸音产品(通常简称为隔音产品)和密封产品,隔音产品涵盖范围很广,主要分布于发动机舱、乘员厢、行李厢和底盘,其中顶棚、主地毯等在内的大部分内饰件同时也是车内噪声控制的重要零部件。因此,在NVH领域往往被作为隔音产品进行考虑。密封产品主要是指各类门、窗密封条,其目的是通过密封来隔绝空气噪声的 传递。如图2所示。 《新技术新工艺》?数字技术与机械加工工艺装备 2011年 第7期 ?73? ;墓Ik 塑丽

汽车振动噪声与舒适度

汽车振动噪声与舒适度 目录 汽车振动噪声与舒适度 (1) 1 引言 (2) 2 汽车NVH概述 (3) 2.1 汽车NVH定义 (3) 2.2 汽车NVH特性 (3) 2.3 汽车NVH特性研究的应用 (6) 3. 汽车NVH的发展 (8) 4 NVH问题的研究方法 (10) 5 汽车NVH控制与改善措施 (11) 6结束语 (11) 郑建华 11/11/2014

1 引言 汽车发明初期,由于发动机的功率都比较低,基本上都是低速行驶,其振动与噪声问题并不十分明显,然而,随着科学技术的发展和社会的进步,发动机功率不断增大,高速公路的出现更是促进了车速的快速提高,这就导致了车辆噪声问题的日益突出。车辆噪声不仅会造成环境污染,而且会影响驾驶员行驶的专注程度和车辆的行驶安全,甚至会对车内人员的精神和生理造成危害。所以,多数顾客在选购汽车时都希望汽车的驾驶环境是安静的,乘坐起来是平稳的,能够享受驾驶的乐趣,为此,汽车的振动与噪声性能就显得尤为重要。统计结果显示,汽车的振动与噪声性能和顾客对汽车总体印象评价有直接关系,顾客除了追求传统的低噪声与振动外,对于声音品质的要求也越来越高,于是,汽车的NVH(Noise、Vibration & Harness)性能,即噪声、振动和声振粗糙度性能便成为当前研究的热点。 为控制车辆产生的噪声污染,各国相继出台了相关的环保法规和标准,严格限制车辆产生的噪声。我国于1979年出台了机动车噪声允许标准GB1495-1979,2002年在《机动车辆允许噪声》基础上又颁布了GB1495-2002《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》,与先前颁布的GB1495-1979相比,GB1495-2002弥补了GB1495-1979的一些缺陷,对测量场地应达到的声学条件加以具体规定。不过,GB1495-2002却只相当于欧洲经济委员会1997年颁布的ECE R51/02《汽车加速行驶车外噪声限值》,2007年,欧洲经济委员会针对机动车辆噪声又制定了新版测试方法,简称ECE R51/03[4],与ECE R51/02相比要求更加严格。由此可见,国内在机动车辆噪声法规制定和实施方面与发达国家存在不小的差距,车辆噪声与振动问题需要进一步加强,汽车的设计水平也有待提高。与国外一些著名的大汽车公司,如德国大众、日本丰田、美国通用等相比,国内汽车厂家在车辆NVH 性能研究方面还存在很大差距,研究不够深入,这也成为制约国产汽车发展的一个重要因素。汽车通常由发动机、底盘、电气设备和车身系统组成,而承载式轿车车身系统是车内乘员的直接载体,主要由钣金件组成,它的设计既要考虑汽车行驶安全性,又要考虑乘坐空间、空气阻力和外型美观等问题,而且车身振动特性及车内噪声特性也直接影响乘客的乘坐舒适性。针对车辆乘坐室内的噪声问题,研究其产生机理,探索车内噪声产生的途径并采取一些方法进行控制,譬如,通过结构修改、敷设阻尼层、附加质量等控制板件的振动辐射噪声,有利于改善车内的声学特性,对提高汽车的市场竞争力有着重大意义。

汽车噪声与振动

汽车噪声与振动 概述:随着汽车发动机功率的不断提高,噪声与振动的问题日渐突现出来,开始成为汽车开发工程中的主要问题之一。在汽车界,人们在讨论噪声与振动时,常用的一个词就是NVH,即是噪声(Noise)、振动(Vibration)和不舒适(Harshness)三个英文单词首字母的简写。汽车噪声振动有两个特点,一是与发动机转速与汽车行驶速度有关,二是不同的噪声振动源有不同的频率范围。在低速时,发动机是主要的噪声和振动源,在中速时,轮胎与路面的摩擦是主要的噪声和振动源,而在高速时,车身与空气之间的摩擦变成了最主要的噪声和振动源。 近年来汽车噪声振动问题研究现状 行驶汽车的噪声包括发动机、底盘、车身以及汽车附件和电气系统噪声。发动机噪声是汽车的主要噪声源。在我国,车外噪声中发动机噪声约占60%左右。 1.发动机噪声 发动机噪声按其机理可分为结构振动噪声和空气动力性噪声。 1.1结构振动噪声 通过发动机外表面以及与发动机外表面刚性连接件的振动向大气辐射的噪声称为结构振动噪声或者称为表面辐射噪声。根据发动机表面噪声产生机理,结构振动噪声又可分为燃烧噪声、机械噪声以及液体动力噪声。燃烧噪声的发生机理相当复杂,主要是由于气缸内周期性变化的压力作用而产生的,与发动机的燃烧方式和燃烧速度密切相关。机械噪声是发动机工作时各运动件之间及运动件与

固定件之间作用的周期力、冲击力、撞击力所引起的,它与激发力的大小和发动机结构动态特性等因素有关。一般在低速时,燃烧噪声占主导地位;在高转速时,由于机械结构的冲击振动加剧而使机械噪声上升到主导地位。车用发动机的辐射噪声频率范围主要在500~3000Hz内,而其主要噪声辐射部件的临界频率大致在500—800Hz范围内。发动机中液体流动产生的力对发动机结构激振产生的噪声称为液体流动噪声,如冷却系中水流循环对水套冲击产生的噪声。 1.2空气动力性噪声 空气动力性噪声直接向大气辐射噪声源,即由于空气动力学的原因使空气质点振动产生的噪声。空气动力噪声包括进、排气噪声和风扇或风机噪声。排气噪声是发动机的最大声源,进气噪声次之。风扇噪声也是发动机的主要噪声源之一。排气噪声由周期性排气、涡流和空气柱共鸣噪声组成。周期性排气噪声是排气门开启时一定压力的气体急速排出而产生;涡流噪声是高速气流通过排气门和排气管道时产生的;空气柱共鸣噪声是管道中空气柱在周期性排气噪声的激发下发生共鸣而产生。 对于发动机噪声的评价,除考虑其辐射噪声能量总水平外,还应考察以下噪声特性:噪声级及其随发动机工作状态的变化关系、发动机周围空间各点噪声级数值的分布状态、空间各点的噪声频谱以及发动机工作过程各阶段的瞬时声压级。通过这些信息,不但可以比较和评价发动机辐射噪声的大小,还可以深入研究辐射声能频率的分布情况,判断发动机工作循环中辐射声最大的阶段,以便分析产生高噪声的原因,提高噪声控制措施并比较和评价这些措施的有效性和经济上的合理性。 2.底盘噪声 汽车底盘结构固体声源产生噪声主要是传动系噪声和轮胎噪声。传动系噪声频率为400—2000Hz。其中齿轮传动的机械噪声是主要部分。齿轮噪声以声波向空间传出的仅是一小部分,大部分则是变速器驱动桥的激振使各部分产生振动而变为噪声。 按声源的激励性质不同,轮胎噪声主要产生机理可分三大类: (1)气流声机理。随着轮胎的滚动,在与路面接触区,花纹沟内空气不断被吸入与挤出,由此形成“空气泵”噪声,这是横向花纹的一种主要噪声机理。此声源为起伏变化的气体,属气流噪声。 (2)机械声机理。由胎面花纹块撞击路面、轮胎结构的不均匀性以及路面的不平性等因素激发机械噪声,是光面胎及纵向花纹的主要噪声源。 (3)滤波放大机理。轮胎与路面接触处形成喇叭口几何体,对上述噪声起着滤波放大作用。另外,胎面花纹沟与路面所围管道内的空气共振以及轮胎花纹块离开路面处形成的赫姆霍兹共振效应主要为袋状沟的噪声机理。 3.车身噪声 车身噪声主要是由于汽车加速行驶时空气流过汽车表面和孑L道时产生的噪声。该噪声主要来源于气流有明显折弯的地方,在该区域内气流分离,分离区内旋涡脱落,形成噪声。

电机振动与噪声的分析

电机的振动及噪声 1、概述 噪声干扰人们正常谈话,降低人的思维能力,使人疲劳,并影响人睡眠、休息和工作,长期生活在大噪声的环境中,不仅可使人耳朵由痛感,还使人的听觉受到损害,甚至会发生昏厥和引起神经系统疾病。而振动是噪声的来源,我们在控制噪声的同时也同样抑制了振动,所以在分析电机的噪声时,总是结合电机的振动一起来描述。 为了保证人们有一个合理的生活、工作环境,各国都制定了法规以限制噪声的污染。我国在1988年参照国际标准ISO1680.2(1986)《声学——旋转电机辐射空气噪声的测定之第二部分简易法》和ISO 3746(1980)《声学——噪声源的声功率级测定:简易法》制定了GB10069.2-88《旋转电机噪声测定方法及限值:噪声简易测定方法》。 电机噪声主要来自三个方面,即空气噪声、机械噪声和电磁噪声,但有时也会将电路内部噪声列入噪声源之一。电路内部噪声主要来自电路自励、电源哼声以及电路元件中的电子流起伏变化和自由电子的热运动。 2、电机噪声和振动及抑制措施 (1)空气噪声 空气噪声主要由于风扇转动,使空气流动、撞击、摩擦而产生。噪声大小决定于风扇大小、形状、电机转速高低和风阻风路等情况。 空气噪声的基本频率f v:f v=Nn/60(H Z) 其中,N——风扇叶片数n——电机转速(RPM) 风扇直径越大,噪声越大,减小风扇直径10%,可以减小噪声2—3dB。但随之冷量也会减少。当风叶边缘与通风室的间隙过小,就会产生笛声(似吹笛声)。如果风叶形状与风扇的结构不合理,造成涡流,同样也会产生噪声。由于风扇刚度不够,受气流撞击时发生振动,也会增加噪声。此外,转于有凸出部分,也会引起噪声。 针对以上产生空气噪声的原因,则下列措施有助于减小空气噪声:合理地设计风扇结构和风叶形状,避免产生涡流;保证风叶边缘与通风室有足够的间隙,在许可情况下,尽量缩小风扇直径;在许可情况下,将气流转向后再吹(吸)出,可明显降低噪声,此在吸尘器中已有采用;保证风路通畅,减小空气的撞击和摩擦。 如果从声源方面还不能控制通风噪声时,就要采用隔声或用消声的方法,还可以在定子径向风道口附近防置吸声材料。最简单也是最有效的隔声方法是用钢板、木板或塑料板制成的隔声罩,把整个电机包围起来,可降低噪声20分贝左右,当然这对整体三热是不利的,而且所占用的空间也比较的大。

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