汽车传动系NVH的测试分析与改进

介石磊 孙玉凤

（黄河交通学院，河南 焦作 450062）

汽车传动系NVH的测试分析与改进

介石磊 孙玉凤

（黄河交通学院，河南 焦作 450062）

本文通过对汽车传动系的NVH试验，发现一些常见的由传动轴、变速器、离合器等引起的车内振动噪声问题，然后在理论上分析了产生这些振动与噪声的主要因素，并对各影响因素进行了分析，而后进行优化改进，达到了汽车传动系NVH性能要求。

传动系；NVH；分析

随着汽车的发展，人们对汽车的性能要求也越来越高。除动力性、经济性、污染排放等性能外，对汽车舒适性的要求逐渐提高。汽车NVH涵盖了噪声、振动和声振粗糙度三个方面。汽车NVH研究目的是改善汽车乘坐舒适，提高乘客的感官舒适度。因此汽车NVH特性就成了衡量汽车制造质量的一个综合性指标。汽车的振动与噪声主要来源于发动机、底盘中传动系统和行驶系，而汽车传动系对汽车NVH性能影响显著，因此，研究汽车传动系的NVH特性对于降低汽车整车的振动、噪声有着很好的效果［1-2］。

1　汽车振动噪声测试方案

参加测试的试验对象为前置前驱的乘用车，主要测试离合器、变速器及传动轴对汽车NVH特性的影响。测试工况为起动、暖机、怠速、匀速、加速、减速及大负荷工况；评价指标为车内噪声，测量点为方向盘及驾驶员座椅。测量车内噪声时，汽车门窗紧闭，测试点选在驾驶员右耳及汽车后排座椅中央位置。加速度传感器布置在汽车无转向时方向盘的正上方及驾驶员座椅滑槽处。通过检测方向盘和驾驶员座椅的振动加速度及车内噪声来衡量测试车辆的NVH性能。

2　车辆NVH的测试及解决方案

2.1传动轴振动测试及解决方案

对某国产1.2L前置前驱乘用车进行车内噪声测试，从发动机起动、暖机、怠速、加速测试，加速测试时，挂上3档由节气门半开时升速，当发动机转速为3000r/min时，测得驾驶员耳旁噪声为73.8 dB（A）噪声峰值，当怠速时，踩下油门踏板这个噪声不存在。噪声来自于来自于两个方面声响和物体的振动，因此判断该噪声主要来自于传动轴的振动。进一步检测，发动机在该转速下，传动轴产生的二阶主激振频率和一阶弯曲模态频率分别为110Hz和112Hz，振动能量的峰值往往出现在共振的时候，因此判断，由于传动轴弯曲模态与发动机激励频率耦合产生共振效应，使得噪声增大。进一步验证，对传动轴做模态分析，传动轴一阶弯曲模态频率与发动机二阶主激振频率耦合，产生了共振。

研究传动轴的NVH特性，降低传动轴的噪声、振动及声噪粗糙度就是避免传动轴弯曲模态与发动机激励频率耦合。因此可以采用两种措施。

一是避免共振，可以改变传动轴的一阶模态或改变发动机二阶主激振频率。相比较而言，改变传动轴的一阶模态容易实现。依照公式：

传动轴一阶固有频率比本车传动轴最高转速所对应的频率要高出15%，代入公式可以得出传动轴所需的最低固有频率。

依据传动轴所需的最低固有频率来设计传动轴，关键是确定传动轴的主要参数和主要尺寸。传动轴的基本参数包括传动轴长度、临界转速、及滑动花键的尺寸以及主、从动轴夹角等。确定好的参数和尺寸根据所传最大扭矩、最高转速，按有关标准，需要校核传动轴的临界转速和扭转强度。本文所研究的某国产1.2L前置前驱乘用车，传动轴前段为两端自由支撑、壁厚均匀的等截面传动轴，它的临界转速

由此可见，影传动轴的长度、内外径、支撑及材料的选择。

二是吸收振动能量，因此为传动轴增加动力吸振器。考虑到成本问题，本文采用增加动力吸振器的方法。根据实车的空间，合理选择动力吸振器的质量，合理的规划吸振器安装位置。并进行大量的试验验证吸振器的选择和安装是否合理。有动力吸振器与无动力吸振器的传动轴振动峰值比较如图1所示，车内噪声减小，在转速3000 r/min时噪声峰值消失，达到设计要求。

图122　传动轴Z轴方向模态振动

2.2变速器振动原因及解决方法

汽车变速器出现振动与噪声。主要来源于变速器零部件及各部件相连处出现各种异常的振动，变速器目标值测试，在试验台架上完成。其分析方法主要是用其噪声声压级的大小来判断分析。

对某国产1.2L前置前驱乘用进行变速器噪声测试，在试验全过程中，传感器的测试点选择在安装、较平整的变速器壳体表面，拾取变速器的振动信号。测试点选择3个，测试结果取平均值。该款传感器三向输出，可同时测横向、纵向和和垂直方向质点位移和加速度。测试结果转速在1500rpm时，声压级为69.8dB，当转速上升到3000rpm时，声压级为77.9dB，速度每增加一倍，噪声增大8dB左右。试验表明随着转速的升高，变速器的噪声越大。归其原因，主要是因为齿轮的噪声随速度增加而增加。

为解决变速器振动及噪声问题，对变速器的两个轴承进行更换处理，更换后的轴承的精度更高，轴承的游隙更小。按照规定的扭紧力矩和安装顺序进行安装。更换轴承后，需要走合10min以上，以减少安装时带来的误差。然后重新进行变速器进行测试，改进前后的变速器测试。

通过测试改进前后比较，改进后的变速器，在起动、怠速、加速、大负荷等多种工况下，声压级都比较低。这个结果说明对变速器的改进是有成效。

2.3离合器振动原因及解决方法

离合器在传动系工作中，通常存在大量强烈的干扰噪声，所测信号易被噪声所淹没。在振动环境中进行有效信号的提取是传动系NVH测试的难点。有效的冲击信号在频域上表现为贯彻所有频率的等幅信号。传动系的噪声则主要分布在低频段，高频段相对干扰较弱。可以在高频段进行离合器NVH的测试，在换挡过程中对离合器进行振动测试试验，并利用短时傅里叶对所测信号进行处理。而后对离合器主动盘和从动盘单独进行分析。

分析可得离合器NVH特性受静摩擦系数、阻尼系数、摩擦系数变化率、传动轴刚度以及正压力波动的影响。

为解决离合器振动及噪声问题，第一增大离合器静摩擦系数，减小离合器抖动的幅度，缩短接合时间；第二合理的提高离合器的阻尼系数、增大离合器输出轴的扭转刚度、降低接合中的抖动，以减少正压力的波动，增强接合过程的平稳性；三改善控制方法。这样对离合器的改进很有成效。

3　结论

本文针汽车的NVH特性做了局部的研究，对于汽车传动系存在的噪声、振动以及声振粗糙度的问题，进行了优化设计，改善汽车乘坐舒适，提高乘客的感官舒适度。达到了设计要求。

［1］黄冬明，上官文斌.汽车常见NVH问题与解决方案［J］.新技术新工艺，2011（9）：19-22.

［2］祁玲华.汽车变速器NVH的测试分析与改进［D］.重庆：华东交通大学，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，讲师，研究方向：交通运输。