变速器敲击噪声测试方法

徐海山

(唐山爱信齿轮有限责任公司，河北唐山 063033)



变速器敲击噪声测试方法

徐海山

(唐山爱信齿轮有限责任公司，河北唐山 063033)

敲击噪声是变速器开发过程中面临的重要课题，而敲击噪声的测试方法研究在行业中还处于起步阶段。实践过程中，通过在变速器输入轴施加回转加速度，在变速器外侧测量噪声分贝值的变化，可以获得变速器敲击噪声随扭转加速度变化而变化的数据曲线。通过分析数据曲线，可以得知敲击噪声发生的起点以及敲击噪声对回转加速度的敏感度。

变速器；敲击噪声；测试方法；回转加速度；敏感度

0 引言

为兼顾发动机的油耗和动力，三缸、增压发动机的应用越来越普遍，发动机扭矩的波动幅值随之变大，输入到变速器的转速波动幅值也随之显著提升。转速波动幅值的提升，使得变速器内部空转齿轮副之间发生敲击噪声的频度大幅增加，这就给变速器的性能开发带来一个新的课题——敲击噪声的优化[1]。要优化敲击噪声，首先要具备敲击噪声的识别和测试能力。行业里对敲击噪声的测试方法研究还处于起步阶段，测试任务主要依赖于国外测试机构。为此，快速探索并掌握此项测试技术成为国内变速器公司迫在眉睫的任务。

1 敲击噪声测试方法

1.1 测试原理

如图1所示，驱动电机模拟发动机，向变速器输入回转加速度，麦克风测得变速器噪声的变化，并输出噪声-加速度曲线。通过曲线分析可获得变速器噪声对输入轴回转加速度的敏感度以及对应关系[2]。

图1 敲击噪声测试原理图

1.2 测试过程分析

1.2.1 平稳驱动

变速器挂上某一挡位，驱动电机M1以某一转速平稳运转，加载电机M2、M3施加负载。此时，通过麦克风测得平稳运转时变速器的噪声分贝值。此时的噪声分贝值为没有发生敲击噪声的数值。

1.2.2 施加回转加速度

变速器运转平稳后，控制M1模拟发动机施加回转加速度。回转加速度从0～2 000 rad/s2逐渐变化，通过麦克风记录变速器噪声分贝值的实时数值。此时的噪声分贝值与平稳运转时噪声分贝值的差值，即为变速器随输入端回转加速变化而发生敲击噪声所引起。

1.3 测试结果分析

以某变速器三挡为例，输入轴转速2 000 r/min，驱动扭矩100 N·m。此时测得的噪声分贝值与输入轴回转加速度的对应关系如图2所示。在点a，回转加速度为0，此时的声压为变速器在此转速、扭矩工况下的基础噪声。在点b，噪声开始升高，为变速器敲击噪声的开始点。把点b对应的回转加速度定义为此变速器的客观敏感度值。在点b，虽然变速器齿轮开始产生敲击，但因声压较低，在驾驶室很难听到，此时的回转加速度并不作为变速器的允许输入极限值。在点c，变速器噪声超过某一声压级时(例如80 dB)，在驾驶室内，人耳也可以听到明显的敲击噪声，产生不舒适感。点c对应的回转加速度值(此例为1 000 rad/s2)即为此变速器3挡在2 000 r/min时的主观敏感度。低于此数值，客户通常能够接受，高于此数值，会引起客户的抱怨。因为车辆本身的隔振和隔音结构的差别，驾驶员对于敲击噪声的主观敏感度会有显著不同。也就是说，变速器对回转加速度的主观敏感度随车辆状态和客户要求的不同而不同。有了客户对某车辆上敲击噪声的认可后，再从台架上测得敲击噪声曲线，从而获得变速器针对某个车辆的一对一的敏感度数据。获得了变速器的主观敏感度，就为变速器的结构优化以及变速器与车辆的匹配性确认提供了依据。

图2 敲击噪声曲线

2 测试注意事项

2.1 环境

要保证台架测试数据的准确性，需要消除环境因素的影响，因此，通常要求在本底噪声低于60 dB的半消音室内进行测试，测试设备在半消音室内的布局如图1所示。驱动电机M1和加载电机M3布置在消音室外，考虑到传动轴的长度和效率加载电机M2布置在消音室内，但需要对电机进行消音包裹以避免电机噪声对测试结果产生影响。

2.2 电机

驱动电机M1可模拟发动机的扭转振动，通常需要输出0～2 000 rad/s2的回转加速度，这就需要采用小惯量电机，对于最大输出扭矩500 N·m以下的电机，通常转动惯量不高于0.1 kg·m2时可满足测试要求。加载电机M2、M3需要模拟车辆的负载，为模拟车辆的惯性，保持输出转速的稳定性，需要在加载电机端匹配模拟整车的惯量盘。

2.3 麦克风

如图1所示，麦克风用来测量变速器的辐射噪声。通常规范要求在变速器周边500 mm位置上、下、左、右均匀布置4个麦克风来测量变速器的综合声压。有时，只用一个麦克风，与变速器的相对位置布置在相当于实车驾驶员耳旁的位置。

2.4 传感器

扭矩传感器用来测量电机M1、M2、M3的输出扭矩。转速传感器用来测量电机M1、M2、M3的输出转速、回转加速度。

3 结束语

文中提到的变速器敲击噪声测试方法是针对系统的宏观测试方法，目的是获得变速器敲击噪声对输入回转加速度的敏感度。测得此敏感度后，有助于在变速器自身结构的设计优化或在开发阶段提出对发动机及离合器的具体要求，实现变速器与发动机及离合器的匹配适用性。另外，通过此台架测试数据与实车测试数据的比较，可以建立变速器敲击噪声的台架控制基准。

为深入研究并解决变速器的敲击噪声，后续还需要精确测量变速器内部每对齿轮的回转加速度随输入轴回转加速度的变化情况，从而锁定变速器内敲击噪声发生在哪一对齿轮上，并针对性采取消除、吸收、隔断等解决办法。

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The Testing Method for Transmission Rattle

XU Haishan

(Tangshan Aisin Gear Co.,Ltd.,Tangshan Hebei 063033,China)

The rattle is an important subject in the development of transmission, and the research on the testing method of rattle is still in the initial stage. In the practice process, by applying rotary acceleration in the input shaft of the transmission, measuring transmission external noise, the data curve of the transmission rattle changing with the rotary acceleration could be obtained. By analyzing the data curve, the starting point of the rattle and the sensitivity of the rattle to the rotary acceleration could be known.

Transmission; Rattle; Testing method; Rotary acceleration; Sensitivity

2017-03-15

徐海山(1970—),男，大学本科，工程师。E-mail:xhs@tagc.com.cn。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.07.021

U463.99

B

1674-1986(2017)07-078-02