汽车变速器噪声控制及测试方法

变速器是动力传递机构，将发动机的转矩向车轮传递，驱动汽车前进。变速器结构复杂，内部有大量的齿轮、轴承、轴等零件，工作过程中会产生激励、振动和噪声。如图3.4.13所示为齿轮噪声的发生原理示意图。

噪声的激励源来自于齿轮啮合。传递路径包括轴、轴承、拉索类、支架等，变速器壳体局部模态被激发起来会产生辐射噪声。激励最终传递到车身，引起车身板件振动，也会发出噪声。

图3.4.13 齿轮噪声发生原理

车辆怠速或者加速工况都有可能出现变速器噪声。特别是对于一些较高级的汽车，整体噪声已经控制得很好，因此，变速器噪声会变得很突出。轻微的变速器噪声都会被听到，引起乘员的不适感。控制变速器噪声除了在车身上采取吸声、隔声措施以外，关键还是要在根源上加以控制，降低变速器本身的噪声。如图3.4.14所示为变速器噪声的目标设定例。

图3.4.14 变速器噪声目标设定

变速器噪声主要有两种类型，啸叫声（Whine）和敲击声（Rattle）。两种噪声的发生原理和现象各不相同。

1.啸叫声（Whine）

变速器在工作时，有一组或者多组齿轮处于相互啮合状态。相互啮合的齿轮在接触面上会产生激励。激励的大小和频率特性与轮齿的转速、齿数以及传递力矩等参数有关。

如图3.4.15所示为某车型3档全负荷工况时的车内噪声测试结果。经过频谱分析，了解到噪声为20.8阶，并在1380r/min（25km/h）、1600r/min（29km/h）、2000r/min（36km/h）出现噪声峰值，与主观评价结果一致。而变速器3档齿轮啮合频率为20.8，由此可以判断正是由于齿轮啮合激励引起了峰值噪声。

图3.4.15 车内噪声与齿轮啮合激励(www.xing528.com)

变速器啸叫噪声是可以测试的。测试一般要在消声室内进行，变速器安置在台架上，以电动机驱动。如图3.4.16所示为变速器齿轮啸叫噪声的测试结果。

图3.4.16 变速器啸叫声

变速器啸叫噪声的激励源是齿轮啮合激励，并最终通过轴、轴承传递到变速器壳体上，形成放射噪声。因此，控制变速器啸叫噪声应该从激励源、传递路径上采取措施。如加强变速器壳体，提高局部模态，降低壳体振动。

2.敲击声（Rattle）

齿轮啮合时，或多或少都存在啮合误差。如图3.4.17所示为齿轮啮合误差的产生原理。误差产生的原因之一是加工误差，它是由加工及检测设备的误差所决定的。通过设备更新、工艺进步是可以控制的。另外一个产生啮合误差的原因是齿轮本身刚度。由于齿轮本身在啮合过程中存在弹性变形，因此而产生啮合误差。

图3.4.17 齿轮啮合误差

齿轮啮合误差造成齿轮间隙的存在，使得齿轮啮合时，在齿面接触处产生撞击，发生类似于“嗒嗒嗒”的噪声，称为敲击声。

齿轮敲击声在怠速及加速工况可能存在，特别是在怠速工况，由于此时车内总体噪声级别较低，因此，齿轮的敲击声变得非常明显，影响车内的声品质。

齿轮敲击噪声是由于啮合误差及间隙的存在而产生的，因此，控制齿轮敲击声的关键是减小齿轮啮合误差和间隙。如提高加工精度、安装精度，提高齿轮自身的刚度，还有的在啮合齿轮对中间安装一个专门用来消除间隙的副齿轮。