对重型货车变速箱振动噪声的测试分析

摘要：随着生活水平的提高，人们对汽车的噪声、振动和舒适性要求越来越高，为了提高车辆的舒适性，世界各大汽车公司都对汽车内噪声水平制定了严格的控制标准。本文对某重型车加速噪声的异响问题进行了分析。

关键词：重型货车；变速箱；振动噪声；分析

汽车噪声的大小是衡量汽车总体质量的重要指标。汽车加速行驶车外噪声是评价各种车辆可能产生的最高噪声级的极限，汽车车外加速噪声实验法是测试车辆最高噪声极限的实验方法，也是世界目前通用的检测车辆噪声的方法。汽车噪声可以分为两类：第一类是与发动机转速相关的噪声源，包括进、排气噪声、结构辐射噪声、风扇噪声、齿轮噪声和辅助系统噪声。第二类是与车速相关的噪声源，包括传动系噪声、轮胎噪声和空气动力噪声。另外车身结构本身并不是噪声源，但由于发动机与轮胎路面振动使车身结构振动，辐射出与发动机转速和车速都相关的噪声。汽车加速行驶车外噪声是评价各种车辆可能产生的最高噪声级的极限，汽车车外加速噪声实验法是测试车辆最高噪声极限的实验方法，是世界目前通用的检测车辆噪声的方法。因此，如何降低车外加速噪声是汽车噪声控制成败与否的关键所在。掌握车外噪声产生机理，采用相应的减振降噪技术加以控制是十分必要的，也是衡量现代汽车制造质量的一个综合性技术指标 。降噪是一项费时且投入很高的工作，车外噪声的控制主要是对于噪声源的控制，有效的降低各声源的噪声是保证整车噪声的唯一和根本途径。因此必须首先正确识别影响整车噪声的主要声源。噪声源识别的常用方法是噪声分解，在整车级分解方法是通过工况排除，系统（或部件）排除和包裹法。其目的是为了把某一声源从总的噪声中分离出去。因此，在噪声的振动控制中，进行噪声源进行识别是重要的工作内容之一。它为噪声的控制提供了基础，决定着噪声控制所努力的方向。国际上对噪声源识别方法的研究随着科学技术的发展不断深入。

一、噪声源识别

通常车辆噪声的识别方法有：铅覆盖法、表面声强测量法、表面振动测量法等。每一种方法都有其自身的优点和局限性。铅覆盖法是传统的方法，要求在消声室中进行测量，它不需要其它设备，但在进行覆盖时必须做到覆盖完全。表面声强测量法是近年应用比较多的方法，由于声强是矢量，部件在某一方向上的声强往往不受其它声源的影响，要测量准确，必须同时测量声压和空气质点振动速度，而空气质点振动速度的测量比较困难。随着信号处理技术、计算机技术的发展，Chung和Fahy分别证明了声强互谱关系式，提出了一种声源测量技术，解决了测量精度、稳定性等问题。南于声强的方向性很强，声强测量受环境的限制较小，无须使用消声室，可以方便地考察汽车在某一方向的噪声辐射场分布，并根据测得的噪声辐射场分布情况，识别主要噪声源的位置。但是声强测量设备比较昂贵，在一定程度上限制了该方法的应用。表面振动测量法是根据发动机的表面振动速度估计表面辐射声功率，需要测量较多的数据和进行大量的计算，对于发动机噪声源的识别和发动机设计阶段的噪声预测来说，其准确性能满足要求。随着计算机技术的不断发展，这一方法日益受到重视。

二、变速箱振动和噪声测试分析

为进一步落实噪声源，在分析该重型车的结构特点并吸取公司降噪经验的基础上，根据重型车关键部件的振动和噪声近场测试和频谱分析等技术，确定出该车的主要噪声源为变速箱、发动机本体、排气系统及风扇噪声。而该车车外加速噪声仅在6档出现峰值，这不难联想到该噪声峰值与档位有关。那么，噪声源极可能出现在变速箱。变速箱是汽车的重要传动部件，理论与实验研究都表明变速箱噪声是汽车的主要噪声源。变速器在正常情况下的振动是由齿轮在工作过程中的啮合力波动、允许范围内的齿轮轴中心距偏差等因素引起的，这类振动一般是啮合力调制振动。如果齿轮或轴承出现故障，则会产生冲击，振动信号发生瞬态变化，因此，针对整车的主要噪声源进行振动和近场噪声的频谱测试，结果发现6档车外加速工况下，变速箱左边的近场噪声频谱出现了与车外加速噪声测点相同的1380Hz的频谱信号，而该频率信号在其他部位未被发现。从而可以推断，车外加速噪声峰值频谱是变速箱异响产生的。

三、车外加速噪声测试

实验采用北京东方振动与噪声技术研究所的DASP噪声测试系统、传声器及加速度传感器等。首先，针对本文研究的某重型车进行车外加速噪声的频谱测试，测试结果发现6档车外加速噪声出现时程峰值，测试结果可以看出，在6档车外加速工况，2.72S时刻出现峰值，時程曲线上升4.1dB（A）。噪声频谱可知，峰值频率为1380Hz。因此，找出频率1380Hz的噪声源是该重型车噪声控制的关键。

四、车外噪声控制措施

根据车外主要噪声源的噪声辐射、频率特性，选取了合适的吸、隔声材料对其进行降噪处理，具体措施如下。

a.在发动机底部安装隧道式隔声罩，隔声罩材料为玻璃钢，内侧粘附一层厚5 mm的玻璃纤维针刺毡，用来吸收与阻隔发动机噪声向两侧和底部辐射。为了不影响发动机的通风冷却，维持发动机工作时的热平衡，隔声罩前、后端是敞开的。

b.在驾驶室后部的开口处安装了一块玻璃纤维板，玻璃纤维板背面衬有一块厚度为5 mm的橡胶板，二者组合在一起构成一个隔声屏，用来阻隔发动机表面噪声通过驾驶室后部开VI向外辐射传播。

c.在发动机消声器的外部包裹一层厚10mm的耐热吸声材料，在外面再包裹一层1mm厚的铁皮，用来减小发动机的排气噪声。

d.原车空气滤清器进气管有2个90。的直角，工作中产生较大的进气涡流噪声。为此将空气滤清器进气管2个90。的直角改为圆弧形直接过渡。

五、结束语

通过应用振动、噪声的频谱分析技术对整车及其关键部位进行了测试和分析，能够较准确地找到噪声源，为有针对性的进行噪声控制提供依据。通过更换变速箱避免了整车车外加速噪声的尖峰值，使得车外加速噪声大幅降低（降幅为5.6 dB（A）），验证了测试分析的正确性。治理噪声是一项系统、复杂和漫长的过程。噪声源准确识别是噪声控制的关键，如何快速有效的进行噪声源识别，是整车厂噪声控制技术的关键。■

参考文献

[1]郑四发，郝鹏，李西朝，等.车外加速噪声的传递特性模型及声源识别[J].汽车工程，2010；32（5）：439—442

[2]庞剑，谌刚，何华.汽车噪声与振动一理论与应用[J].北京：北京理工大学出版社，2006

[3]杨建刚.旋转机械振动分析与工程应用.北京：中国电力出版社，2007

作者简介：韩振琳（1966-），内蒙古锡林郭勒盟人，1989年7月毕业于内蒙古煤炭工业学校，工程师，现在神华准能物资供应处工作。

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