Page 56 - 《应用声学》2023年第1期

52 2023 年 1 月

1800 17.6
0 引言

由于齿轮啮合刚度的时变特性，以及制造精
度、装配工艺等原因，变速箱不可避免地会产生 ԧү఻ᣁᤴ/(rSmin -1 ) dB(A) Pa
振动噪声。变速箱噪声是常见的噪声，主要有两
种类型：齿轮敲击噪声 (Gear rattle) 和齿轮阶次噪
声 (Gear whine)。变速箱噪声问题属于典型的 “源
→ 路径 → 响应” 模型问题，其本体振动噪声的控 1500
0 200 400 600 800 1000
制属于源控制范畴，此类研究非常多 [1−4] ，不再赘 ᮠဋ/Hz
述。本文主要从传递路径方面研究齿轮阶次噪声问 (a) ᢼЯҒଆ٪ܦ
题。2018 年，Tosun 等 [5] 利用扩展工况传递路径分 440 Hz 587
475
析 (Operational-X transfer path analysis, OPAX)
10 dB
方法分析了 3 档小油门加速变速箱齿轮阶次噪声问
题，指出该噪声的主要传递路径为发动机悬置 X ܦԍጟ/dB
向、变速箱悬置 Y 向、Z 向和抗扭悬置 X 向、Z 向，
并通过增加质量的手段，验证了分析的正确性，但
文中未考虑传动轴路径的影响。传动轴连接变速
箱和轮毂，轮毂又通过转向机、减震器、稳定杆和 1620
车身相连。理论上，传动轴也是变速箱噪声问题的 1500 1600 1700 1800 1900 2000
ԧү఻ᣁᤴ/(rSmin -1 )
传递路径，是分析变速箱振动噪声问题不可或缺
(b) 17.6᫽٪ܦѭྟ
的路径。
图 1 5 档小油门加速车内噪声
Fig. 1 Cab noise during 5th gear
1 问题特征

R
本文研究的试验样车在 5 档中小油门加速时， 3 4
5 P
发动机转速在 1600 r/min附近车内存在明显的“呜
呜” 声。用声学传感器记录车内声压数据，经过小
波变换后转化为频域数据，如图 1(a) 所示。分析
可知，在 1600 r/min 附近存在明显的 17.6 阶噪声，
设置中心阶次为 17.6、阶次宽度为 0.5、衰减量为
40 dB 的阶次滤波器，对比回放滤波前后车内噪声
声频，可以明显感知滤波后“呜呜”声消失，确定“呜
呜” 声为 17.6 阶噪声。同时对车内噪声进行阶次切
7 6
片分析，17.6 阶噪声切片如图 1(b) 所示，该曲线在 2
1620 r/min左右存在明显峰值，频率为475 Hz。 图 2 变速箱示意图
样车采用双离合变速器，其在 5 档工作时动力 Fig. 2 Schematic diagram of gearbox
传递链如图 2 所示，该传动链相关齿轮齿数见表 1。
5档时主减齿轮工作阶次计算公式为 表 1 变速箱齿轮齿数

Order = N 1 ·N 3 /N 2 , (1) Table 1 The fifth gear number of trans-
mission
其中，N 1 为输入轴 5 档主动齿轮齿数，N 2 为 5 档被
动齿轮齿数，N 3 为主减主动齿轮齿数。通过计算， 齿轮名称 齿数/个 齿轮名称 齿数/个
变速箱在 5 档工作时主减齿轮啮合阶次为 17.6 阶， 5 挡主动齿轮 47 5 挡被动齿轮 40
和问题噪声阶次吻合。 主减主动齿轮 15 主减被动齿轮 71