重型卡车变速箱NVH问题解决方法

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[摘 要]针对一台重型卡车变速箱产生nvh的问题进行了分析研究，介绍了变速箱NVH的研究方法和步骤。

[关键词]重型卡车、变速箱总成、NVH、方法

中图分类号：U467 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）21-0007-01

NVH问题解决方案在乘用车领域应用较广，但在重型卡车领域方面人们因技术、成本等方面原因前几年往往熟视无睹。现随着技术进步，驾驶人员要求的提高，NVH问题成了重卡重点提升方向。现以东风某款重型卡车为例，介绍变速箱NVH问题的解决方法。

变速箱的NVH是指在车辆工作条件下驾驶员感受到的噪声（ noise），总体分成以下几种：变速器齿轮啸叫（Gear whine）、变速器齿轮敲击（Gear rattle）、变速器齿轮撞击（Gear Clunk）、变速器总成轰鸣（Gear Boom、传动系扭转共振（Gear vibration）、离合器颤振（Gear judder）、耸振（Shuffle）、换挡舒适性（Shift Quality）。

解决变速器总成NVH问题控制的基本思想：一是消除激励源，如发动机扭矩输出不平稳、变速箱齿、轴啮合力、传动轴二阶激励；二是隔断（减弱）传递路线。变速箱NVH问题广泛，以啸叫、齿轮敲击和轰鸣为主；覆盖频率范围广，2～3000Hz。因此，对变速器的NVH问题首先进行噪声与振动测试，如图1.

该厂家的变速箱表现NVH问题为在挂6档时或在挂8档时，出现变速器齿轮敲击（Gear rattle）和变速器齿轮撞击（Gear Clunk），重载异响声更大；挂7档时，发动机转速在1500rpm以上时，变速器伴随有变速器齿轮啸叫（Gear whine）声。测试结果如下图2，

从图上分析得出，6档在1800转时有异常峰谷共振现象， 8档也额异常峰谷，7档有明显的直线上升趋势。初步分析问题是原因1）是由于发动机动力输出不平稳引起扭振变化大较大于发动机转速的变化，直接影响到变速箱内部齿轮的啮合状况，引起变速箱啮合齿轮间的撞击。 2）是变速箱结构存在一定的缺陷，引起共振。主轴齿轮在主轴上呈径向浮动状态，主轴则采用绞接式浮动结构，齿轮、轴向的间隙比非浮动结构大，更容易引起共振。

变速箱敲击噪声表现形式主观感受类似咔咔撞击声 频带范围在500―2000Hz，宽频带发动机转速范围在1500―2400rpm。我们采用了LMS的Scadas scm05进行测试分析。

变速箱齿轮啸叫（Gear whine） 产生机理：驱动齿轮的角速度波动、动态啮合力、啮合错位、齿形误差 、齿向误差 、轴变形等导致齿轮啮合传递误差。传递误差的计算：

变速箱啸叫表现形式，主观感受类似口哨声； 与齿轮的啮合阶次有关，一般来说，随着转速的增加而增加；200―3000Hz的窄带噪声，与齿轮啮合频率相关；传递误差以1、3、5倍频为主，幅值依次衰减。齿轮啮合频率：f=Z *n/60。解决啸叫的方法是齿轮齿向、齿形修形；降低传动误差，同时对箱体结构进行强度优化，如增加刚度；对传递路径进行隔阻。

变速箱扭振原因分析当扭振频率与整车其他系统如变速器、后桥、 后悬架及传动轴等零部件固有频率重叠时，就会发生强烈的共振。

变速箱扭振的主要传递路径为：前部可以通过前悬置及支撑梁传递到车身，而中部可以从变速箱吊挂传递到车身，传动轴中间轴承本身是旋转部件并具备缓冲功能，激起强烈共振的可能性比较小，最后通过后桥到后悬架传递到车身。因此找到引起扭振源是关键，寻找方法主要通过数据采集，而传感器布置就显得最重要，关系到收集数据是否全面。正确传感器布置方法如图3所示：

变速箱扭振的整改目标 解决大多数传动系统扭转振动相关问题（不考虑费用和时间）的最好方法是使用双质量飞轮。但是在没有匹配双质量飞轮的条件下，需要找到解决扭转共振问题的方法，主要有两条思路：一是调整动力传动系本身的扭振固有频率，将扭振固有频率与发动机常用转速下对应的激振频率错开，使其位于发动机高转速以上或低于怠速转速所对应的频率区域；二是将扭转共振吸收和隔离。现对问题变速箱采用三级三级预减振离合器从动盘进行整改，并进行振动和噪声时域信号对比，异响明显， 如图4，整改效果明显。

结束语

本文针对变速器NVH问题引起的整车异常振动问题， 提出了切实可行的解决方法。需要深入分析解决卡车变速器的NVH问题，还有很多工作要解决，是一个复杂的工程。

参考文献

[1]谢军。IVEL040-10轻型客车车架建模与动态特性分析研究 [J] 应用力学报，1999，16（1）136-139

[2]Dovstank.Rcal modes of vibration and hyhrid modal analysis [J] Computational Mechnics，Mechanics，1998，21（6）493-51

作者简介

吴光彪（1978.10），男，广西柳州市人，本科，中级工程师，在东风柳州汽车有限公司从事汽车设计研究。