某型新能源汽车变速器噪声优化策略研究

贺民 广西理工职业技术学校

在汽车保有量不断增加、能源耗损量及汽车尾气排放的影响趋于明显的情况下，新能源汽车顺势出现。新能源汽车通常采用动力电池、乙醇、氢等清洁能源作为驱动力，相对于传统的燃料汽车有天然的优势，在汽车行驶阶段不产生或少产生CO2和有害颗粒物的排放[1]。新能源汽车在行驶时由于没有了内燃机噪声，驱动电机和整车传动系统所产生的噪声很容易被突显出来。特别是变速器的噪声，这极大的影响了消费者的乘坐舒适性，甚至会影响到汽车运行的可靠性[2,3]。无论是从车企还是从消费者的角度出发，变速器噪声优化都是一个重要的研究课题。从而深入研究变速器噪声的产生机理并据此提出相应的噪声优化策略对于改善新能源汽车的行驶可靠性和提高用户满意度都有着非常重大的意义。本文针对某型新能源汽车，分析了其变速器噪声的产生机理，并据此从声源和噪声传递路径两个角度出发提出了优化方法。

一、变速器产生噪声原因分析

变速器是由各种齿轮组成的齿轮传动系统，由于齿轮等零部件在生产制造和装配过程中会出现不可避免的误差，并且受使用条件和使用环境等外部因素的影响，汽车变速器在工作时会出现不规则振动和发出异常噪声的现象。

（一）齿轮振动引起的噪声

齿轮发出的噪声是汽车变速器的主要噪声来源，相互啮合的齿轮对在运转过程中会发生比较严重的摩擦和碰撞。在实际生产过程中，齿轮不可能完全避免生产制造误差和装配误差，另外在各种载荷的影响下齿轮还可能发生变形，这些不可规避的因素与变形会影响齿轮的稳定运行状态，使得齿轮对转动时相对位置出现偏差，相互啮合的齿轮对出现严重摩擦和碰撞，进一步产生噪声。

（二）轴承振动引起的噪声

变速器轴承在工作时，通常是外环和轴承底座相互连接，内环和变速器齿轮轴相互连接并跟随轴同步运动。由于轴承自身的结构特性、制造及装配误差和运行过程中所产生的各种偏差等导致其内部出现激励力的作用，同时轴承上零部件运转以及在外力的作用下出现外部激励力作用，内部激励力和外部激励力对轴承、支座和变速器箱体组成的系统产生作用，从而使得轴承体系出现振动并发出噪声。

（三）变速器箱体产生的噪声

变速器箱体的振动是一个复杂且难以准确预测的随机振动过程，齿轮轴的周期性扭振、齿轮副之间的摩擦和碰撞振动以及轴承滑动所引起的振动，经轴承座传递到变速器箱体，进而激发变速箱体出现不规则振动和噪声。而且变速箱箱体的面积较大，因此会产生较大的辐射噪声。

二、变速器噪声优化策略研究

通过以上分析可知，齿轮制造和装配中的误差，以及齿轮载荷的变化等因素共同形成激振力，使齿轮出现周向扭转振动，从而产生噪声，这是新能源汽车变速器的主要噪声来源，并且振动经过变速器悬置时被进一步放大。本文从噪声产生源头和传递路径两个角度提出了优化方法。

（一）从噪声源的角度优化

变速器产生振动噪声的源头在于齿轮传动系统的非理想化运行，系统在内部激励力与外部激励力的共同作用下发出噪声。降低齿轮对的接触啮合力需要降低齿轮传动系统所受到的总力，合理配置各级速比。变速器齿轮传动系统所受到的外部激励力来源主要是负荷产生的扭矩波动。相对来说，降低负荷带来的扭矩波动的难度比较大，因此降低齿轮传动系统的内部激励就成为减弱变速器噪声的一个重要的切入点。针对某型新能源汽车变速器，优化了其两级减速之间的速比分配，增加了齿轮齿数加大重合度的同时改进了制造工艺，优化了齿轮传递误差。

（二）从传递路径的角度优化

动力减振器能够在一定的频率范围内实现使振动衰减的作用，其具有简单方便、不需要改变原始零部件等优点，可用于改变零部件模态频率特性，从而避开响应敏感频率达到优化振动噪声的目的[4]。针对变速器悬置支架局部的振动特性，在变速器悬置支架，即变速器悬置被动端罩壳上增加动力吸振器，改善特定转速段的共振。此外，对该型变速器还增加了声学包裹，以减弱向外辐射的噪声。结果表明，变速器悬置支架增加动力吸振器后共振带明显发生了偏移，避开了常用转速范围，同时声学包裹有效降低了向外辐射的噪声。

综合使用上述措施后，该型新能源汽车变速器不同档位的台架实测噪声降低2.5-6.7 dB（A），同时在整车测试中对驾驶员及乘员人耳处的噪声贡献也明显减弱。

三、结论

在能源损耗日渐严重的形势下，越来越多的人选择了更为清洁、环保的新能源汽车。随着各汽车企业的竞争愈加激烈化，社会对车辆的振动和噪声性能提出了更严格的要求。本文针对某型新能源汽车，探究了变速器运作时产生异常噪声的一些原因，并且从噪声产生的源头和传递路径两个角度提出了优化方法。通过控制齿轮、轴承制造及装配误差、优化速比，减小了变速器工作时所产生的内部激励，达到了从噪声源降噪的目的；在变速器支承支架增加动力吸振器，使支架固有频率发生变化，避开了常用转速段，同时增加的声学包裹减弱了变速器的辐射噪声，优化后车内噪声得到明显改善。