某變速箱嘯叫原因分析及改進

肖林蔚，李丹，寇仁杰

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

1 現(xiàn)狀描述

搭載我公司某款變速箱車輛在正常行駛中能明顯聽到從發(fā)動機艙內(nèi)傳出較為明顯的嘯叫聲，任何車速均有此現(xiàn)象，且車輛原地加速也有此現(xiàn)象。

對嘯叫的頻帶和產(chǎn)生的原因進行初步排查，如圖 1，車內(nèi)噪聲中67階噪聲較大，變速箱輻射噪聲中67階噪聲更大，存在對應關系。對兩個噪聲的67階噪聲進行濾波，消除67階噪聲后進行回放，嘯叫聲消失，變速箱油泵的主動齒輪為67個齒，初步判斷嘯叫是變速箱油泵齒輪產(chǎn)生的。

圖1 整車中駕駛員右耳噪聲數(shù)據(jù)

進一步驗證，在臺架上對變速箱油泵處的振動和噪聲進行測試，排除發(fā)動機以驗證嘯叫聲是否還存在。對該款變速器整機在空載臺架上通過在變速箱周圍布置麥克風直接反映旋轉(zhuǎn)零件的噪聲表現(xiàn)，測得的Campbell瀑布圖結(jié)果如圖2所示。

圖2 變速箱臺架噪聲測試結(jié)果

NVH排查已確定油泵驅(qū)動齒嘯叫為該款變速箱嘯叫原因，油泵驅(qū)動齒輪噪聲及其共振的解決將是整機 NVH優(yōu)化的重點。

2 原因分析

2.1 結(jié)構剛度差

①油泵主動齒輪固定在雙離合器上，但雙離合器在軸上為懸臂支撐，在離合器殼體上也沒有穩(wěn)固的支持，如圖3所示，造成受載后主動齒輪傾斜，影響嚙合性能。同時，油泵自身支撐也存在類似問題。

圖3 油泵主動齒輪的支撐

②油泵驅(qū)動齒輪的從動齒輪輪輻為平板薄壁形式（如圖4所示），輪輻剛度差，是振動傳遞路徑上的薄弱點，容易將齒輪嚙合的振動激勵放大。

圖4 從動齒輪輪輻

2.2 驅(qū)動齒未修形

①齒輪參數(shù)

影響齒輪嚙合噪聲的主要參數(shù)是重合度，齒輪副的重合度越大，則動載荷越小、嚙合過程更加平穩(wěn)、嚙合噪聲越低。可以通過增大重合度來改善齒輪嚙合噪聲。

②微觀修形

油泵驅(qū)動齒輪副僅有簡單的鼓形修形，沒有采取針對性的修形設計。此外，在整機靜態(tài)耐久試驗中也可見油泵驅(qū)動齒輪接觸不良，有必要對該齒輪副有進行專門的修形。

2.3 驅(qū)動齒精度差

油泵驅(qū)動齒輪的主動齒焊接在雙離合器的主轉(zhuǎn)動轂上，齒輪精度可能受到焊接的不利影響，導致齒輪齒距累積公差FP和齒輪徑向跳動公差Fr難以控制。經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)，該齒輪在主轉(zhuǎn)動轂上焊接后徑向跳動變大 0.05mm，說明齒輪焊接位置相對輪轂基準發(fā)生偏心，如圖5。

圖5 齒輪公差

2.4 系統(tǒng)共振

圖6 殼體模態(tài)分析

殼體或整機模態(tài)頻率低，容易被激勵起共振，另外殼體或整機模態(tài)剛度低，在激勵狀態(tài)下容易產(chǎn)生較大的振動幅度。

表1

該款變速箱殼體無論是約束模態(tài)還是自由模態(tài)均低于標桿樣機，且共振問題僅在臺架試驗中發(fā)現(xiàn)，整車上沒有發(fā)現(xiàn)，故針對油泵驅(qū)動齒嘯叫問題，暫不對共振問題做進一步優(yōu)化分析。

3 優(yōu)化方案及措施

針對以上分析原因，確定以下優(yōu)化方案：

3.1 提高齒輪結(jié)構剛度

油泵驅(qū)動齒輪的從動齒幅板為平板薄壁形式，輪輻剛度差，是振動傳遞路徑上的薄弱環(huán)節(jié)，容易將齒輪嚙合的振動激勵放大。改變從動齒輪輪輻結(jié)構，避開傳遞路徑上的薄弱點，減少自激振動。

圖7 從動齒輪輪輻優(yōu)化

3.2 優(yōu)化驅(qū)動齒微觀修形

對油泵驅(qū)動齒輪副展開專項接觸斑點試驗，調(diào)整微觀修形參數(shù)并驗證優(yōu)化效果。

圖8 接觸斑點試驗結(jié)果對比（左為優(yōu)化前，右為優(yōu)化后）

3.3 提高驅(qū)動齒精度

經(jīng)查油泵驅(qū)動齒輪的主動齒輪焊接在雙離合器主轉(zhuǎn)動轂上，主動齒內(nèi)孔與主轉(zhuǎn)動轂為間隙配合（最大間隙0.06mm），且BW焊接工裝并未考慮對齒輪進行精確定位，導致齒輪焊后偏心嚴重。要求供應商將間隙配合改為過盈配合對主動齒精確定位后焊接。

圖9 油泵主動齒焊接工裝

4 結(jié)果驗證

整改措施全部整改到位以后，通過試驗對整改效果進行檢查，調(diào)查搭載整改后該款變速箱的車輛油泵驅(qū)動齒輪噪聲狀態(tài)，主觀評價車內(nèi)齒輪嘯叫噪聲并以實測數(shù)據(jù)與標桿車進行對比。

4.1 NVH測試結(jié)果

表2

實測結(jié)果顯示，整改后車外油泵齒階次噪聲噪聲基本等同于標桿車。

4.2 主觀駕乘感受（聲品質(zhì)）

表3

主觀評價顯示油泵驅(qū)動齒輪嘯叫不會成為顧客抱怨的主要原因。

5 結(jié)論

變速箱嘯叫為性能問題，將降低整車舒適性，同時直接影響顧客主觀體驗及評價。本次整改效果明顯，消除了由于該問題存在的顧客抱怨，保證了良好的客戶體驗。同時在整改過程中基于事實，分析數(shù)據(jù)，多環(huán)節(jié)逐一考慮排查，為今后解決此類問題積累了經(jīng)驗。