Page 57 - 《应用声学》2023年第1期

第 42 卷 第 1 期 石教华等： 基于传递路径的变速箱噪声分析 53

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2 传递路径分析(TPA)
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2.1 TPA原理
对线性时不变系统，假设系统输入为x(t)，输出
为y(t)，对输入输出函数进行拉普拉斯变换，二者相 ᢼᢶᬦܦ ࢻ২Ꮆ Կ২Ꮆ ઈੵ২Ꮆ ࢻӧᣉ Կӧᣉ
除，即可得到该系统的输出和输入的关系函数，即传
递函数：
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Y (ω)
H(ω) = , (2)
X(ω) 图 3 变速箱噪声 TPA 模型
其中，Y (ω)为y(t)的拉氏变换，X(ω) 为x(t)的拉氏 Fig. 3 TPA model of transmission noise
变换。 2.3 变速箱噪声传递路径分析
在上述基础上，假设一个系统存在 m 个输入，
本文第 1 节在测试车内噪声特征时，同步测量
则m个输入产生的总输出为
了变速箱近场噪声，其频谱特征如图 4 所示。分析
m
∑ 可知变速箱近场噪声数据 17.6 阶并不明显，可以确
Y (ω) = H i (ω)F i (ω), (3)
定空气传播不是本问题的主要传递路径。为了减小
i=1
其中，H i (ω)为传递路径i的传递函数，F i (ω)为传递 工作量，节省建模时间，本文仅建立变速箱噪声结构
路径i的激励力。 传递部分模型。测试动力总成 3 个悬置以及左右前
本文研究的变速箱噪声问题，传递路径可以 轮X、Y 、Z 三个方向到驾驶员右耳的噪声传递函数
分为两大类，一类是变速箱本身直接辐射出来的 (Noise transfer function, NTF)，通过逆矩阵法求得
噪声，透过整车孔隙、吸隔声材料传递至车内，该 3 个悬置和左、右传动轴传递给车身的激励力 [7−8] 。
部分称为空气传播路径；另一类是变速箱振动通 根据公式 (3)，计算出结构传递的 15 条路径对车内
过悬置、传动轴等路径，将振动传递至车身，激励 17.6 阶噪声贡献。结果如图 5(a) 所示，TPA 合成总
起车身钣金振动从而向车内辐射噪声，该部分称 值和实测总值基本吻合，证明本次TPA模型的准确
之为结构传递路径。系统总响应可以用下述公式 性。各路径对车内 17.6阶次噪声贡献的能量占比如
表示 [6] ： 图5(b) 所示，左轮心 Z 向、Y 向、X 向贡献量分别为
m n 67%、11%、7%，可知左传动轴为该问题的主要传递
∑ ∑
Y (ω) = H i (ω)F i (ω) + H j (ω)Q j (ω), (4) 路径。
i=1 j=1
ᢼЯ٪ܦ
其中，H j (ω) 为空气传递路径 j 的传递函数，Q j (ω) 1800 17.6
为路径j 的声学激励。

2.2 变速箱噪声的传递路径 ԧү఻ᣁᤴ/(rSmin -1 ) dB(A) Pa
变速箱齿轮系统的振动通过 “齿轮 → 齿轮轴
→ 轴承座 → 变速箱壳体” 传递至变速箱壳体。之 1500 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
ᮠဋ/Hz
后，一方面直接向空气辐射噪声，并透过孔隙、车身 ԫᤴኸᤃڤ٪ܦ
吸隔声传递至车内；另一方面，壳体振动通过动力 1800 17.6
总成和车身连接的零部件，比如悬置、传动轴和管 dB(A)
路，将振动传递给车身，从而激励起车身钣金的振动 ԧү఻ᣁᤴ/(rSmin -1 ) Pa
向车内辐射噪声。本文分析的试验车为前置前驱，
变速箱本体振动通过动力总成的 3个悬置传递给车 1500 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
身，也可以通过左传动轴、右传动轴传递给轮毂，最 ᮠဋ/Hz
后通过减震器、转向机、稳定杆等传递给车身，其主 图 4 车内及变速箱近场噪声
要传递路径示意图如图3所示。 Fig. 4 The noise of cab noise and gearbox