汽车变速器总成的噪声源及降噪措施

杨建军

摘 要：随着社会经济和科学技术的快速发展，交通运输业也随之发展起来，并且在人们的生活中占据着越来越重要的地位。交通运输业的发展，带动了汽车业的蓬勃发展，不同种类的汽车应运而生，汽车制造业的水平也在不断提高。同时，人们对汽车的期望和要求也越来越高，那么低噪音化也就成为了汽车的重要性能之一，解决变速器噪声的问题，应该仔细的判断，全面的分析，配合科学的方法，不但能够提高变速器的性能，改善汽车的动力状况，更为我国汽车产业的发展提供了很好的前景与趋势。本文对汽车变速器噪音的产生机理进行了分析，并提出几点降低噪音的措施。

关键词：汽车变速器；噪声源；降噪措施

前言

汽车变速器主要由箱体、轴承和传动轴等组成。事实上，有些零件在加工过程中或多或少会有误差。另外，在汽车变速器工作时，会受到外界因素的干扰，造成其他部件振动，噪音会立随即出现。这种噪音没有明显的峰值，涉及广泛的频率，声音刺耳，虽然不会立即影响驾驶者在车内驾驶，但往往会令驾驶者和乘坐者感到不快，但会大大减低乘坐的舒适性，导致驾驶者注意力下降，从而影响驾驶者及乘坐者的安全。解决变速器总成噪音问题对整个减少变速器生产过程质量损失，提高产品竞争力具有重要的意义。

1汽车变速器产生噪声的原因

汽车变速器总成的噪声源主要有：齿轮、齿轮轴、箱体、轴承、侧盖、离合器壳体以及润滑油与壳体内腔壁的摩擦等，以下主要从箱体、轴承和齿轮这几个方面来分析噪声的原因。

1.1变速箱体振动噪声源

齿轮的振动导致轴上的振动。振动通过轴承传递到变速箱体上，引起箱体振动。如果轴或箱体的固有频率接近或等于齿轮的啮合频率，则轴或箱体上就会产生共振，从而增大噪声。

1.2变速器轴承噪声源

径向球轴承和圆柱滚子轴承是汽车变速器轴承中常用的轴承，而轴承的工作状态是高速、重载，承受大量交变载荷。因此，滚动体（钢球、圆柱滚子等）和滚道往往产生严重的磨损、疲劳、腐蚀、断裂等现象，使轴承本身的径向和轴向间隙增大。当速度增加、负荷增大或润滑不良时，由于滚动体与滚道间的撞击而产生噪声。另外，轴承内有异物也会造成变速器有噪声。

1.3变速器齿轮噪声源

齿轮是变速器的基本部件之一，其质量影响整个传动系统的功能，对汽车行驶的稳定性起着重要的作用。齿轮噪声可能是由于齿轮的过度磨损和变薄、行驶过程中的间隙过大和冲击造成的；齿面啮合不良，例如修理时未成对更换齿轮。新、旧齿轮搭配，齿轮无法正确啮合；齿面有金属疲劳剥落或个别齿损坏折断；齿轮与轴上的花键配合松旷，或齿轮的轴向间隙过大；轴弯曲或轴承松旷引起齿轮啮合间隙改变，或者是轮齿的扭转变形与热变形等因素，这造成齿轮在啮合时，两个齿轮会产生冲击力、噪声。

2对降低汽车变速器噪声的措施

2.1优化变速器箱体的降噪措施

对于优化的目标函数，选择变速箱箱体的重量。在设计变量中，选择箱体的厚度。在优化过程中，约束条件被定义为设计域点的某一频率或某一频域声能量。该方法考虑了减振降噪和成本控制，并选择了最优结果，目前已经被国内的很多变速器厂商所应用，取得了不错的效果。对变速箱上的点质量或加强筋进行优化，在设计变量中选择点质量的质量尺寸、点质量或加强筋位置。在具体变速箱的优化设计中，对箱侧原有的加强筋进行了拓宽和扩展。减小变速器轴支撑部刚度也可以减少由噪声引起的振动，并且将减震材料放置在轴承外圈上也可以降低振动能量。通过优化箱体的点质量，可以改变筋的位置，从而起到降噪的效果。一般来说，可以通过延长箱体的侧面来达到降噪的目的。

2.2优化轴承的降噪措施

加强轴承零件部件清洁度控制，防止异物进入变速箱总成内部。同时，对轴承压头压机进行定期清洗，确保压头压机的清洁。加强装配过程的管理，检查返修线上的外锥环，避免将带划痕锥环装入变速器总成中。同时要选择刚度适中的轴承，使轴和轴承之间产生的振动降低，噪声也能降低，这说明轴与轴承之间的振动也是噪声产生的根源之一。在设计轴时不允许干扰齿轮的正常运行，而应在此基础上增强轴的刚度。通常情况都会用滚柱锥轴承，由于其刚度比较大，而且锥轴承发生的噪音也比较小。由此可见，滚柱锥轴承产生振动的敏感度要低的多。轴承的精度也能对汽车变速器带来影响，许多汽车生产厂家都会选用普通的轴承来降噪。但实际上，高级轴承的降噪效果会更好。

2.3优化齿轮的降噪措施

（1）减小齿轮副侧隙能有效改善噪音，即尽可能保持齿轮无间隙运转，但以当前的制造技术又只能有限的降低侧隙。这可以在主齿轮侧面设置较薄的辅助齿轮（即剪刀齿轮），与配偶齿轮啮合時，因扭力弹簧的作用，主齿轮与辅助齿轮都参与了啮合，从而降低噪音。但该种结构受空间位置限制较大，只能应用于部分齿轮副，无法用于全部的齿轮副。

（2）通过修形技术提高齿轮的啮合性能，使轮齿载荷的变化更加平稳，提高了齿轮的承载力，减少了齿轮的噪音与振动.

（3）压力角增大将引起齿轮间作用力的合力及合力的垂直分力的增加，从而使得噪音增大。减小压力角能降低齿轮噪声，但也有削弱齿轮强度的不利之处。当低噪音为主要矛盾时，应选用尽可能小的压力角。例如，α=14.5°及标准压力角α=20°，基本上兼顾了强度和噪音两方面的要求。

（4）控制齿轴类小总成轴向尺寸，避免齿环窜动，而且要做好齿环前期润滑工作，消除润滑不足。

3结语

综上所述，汽车变速器噪声不仅会影响到驾驶的舒适性，也会影响到驾驶的安全性。变速器总成的噪音大小已成为变速箱质量好坏的重要标志之一。目前低噪音、轻量化、高承载已成为现代变速箱设计的发展方向。变速器噪音的处理，也可通过多方手段如改善变速器齿轮副间隙、拖拽阻力、箱体振动性等来进行。但是无论哪种方式，都要求技术人员具有较高的技术水平和一丝不苟的工作态度，因此技术人员要不断提高自身的综合素质，为汽车的舒适、安全驾驶而努力。

参考文献

[1]刘文选，张坚.汽车变速器齿轮噪声产生机理及影响因素.农机化研究，2009.

[2]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（28）

[3]吴修义.降低轻型汽车机械变速器噪声的设计措施[J].轻型汽车技术，2012（01）：22-26.

（作者单位：株洲齿轮有限责任公司）