輕型汽車(chē)機(jī)械變速器的降噪設(shè)計(jì)

于敏

棗莊理工學(xué)校 山東省棗莊市 277000

1 引言

汽車(chē)變速器所具有的噪聲，在汽車(chē)構(gòu)建過(guò)程中是噪聲所具有的重要生源之一，在現(xiàn)代人對(duì)汽車(chē)乘坐舒適具備更加多樣化的要求背景之下，降減震降幅工作是汽車(chē)工業(yè)在實(shí)際研究過(guò)程中所具備的極為重要的課題之一。由此，對(duì)變速器的實(shí)際振動(dòng)噪聲產(chǎn)生的實(shí)際原因進(jìn)行綜合性的探究，并且對(duì)于實(shí)際變速器的誤差提出各類(lèi)較為科學(xué)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，以此使減振降噪的效果得以達(dá)成，在研究過(guò)程當(dāng)中有著極為重要的意義。因此，在研究過(guò)程中，需要針對(duì)汽車(chē)機(jī)械變速器產(chǎn)生各項(xiàng)噪聲的實(shí)際機(jī)理進(jìn)行分析，而后需要探究產(chǎn)生噪聲的各類(lèi)原因，并且針對(duì)各項(xiàng)原因?qū)?shí)際的汽車(chē)機(jī)械變速器的建造工作進(jìn)行綜合性的處理。文章以輕型汽車(chē)機(jī)械變速器為例，對(duì)其降噪設(shè)計(jì)工作進(jìn)行綜合性的探究及分析。

2 對(duì)汽車(chē)機(jī)械變速器噪聲產(chǎn)生的實(shí)際機(jī)理進(jìn)行分析

變速器的實(shí)際構(gòu)建過(guò)程中，屬于較為復(fù)雜的機(jī)械性。在實(shí)際構(gòu)建過(guò)程中，會(huì)具有傳動(dòng)軸齒輪以及軸承與相應(yīng)的同步器，同時(shí)會(huì)由箱體等諸多零部件予以有效的構(gòu)成。由于在實(shí)際制造以及后續(xù)的裝配時(shí)會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的誤差，并且會(huì)存在負(fù)荷較高等諸多原因，由此會(huì)產(chǎn)生各類(lèi)影響。因此，箱體內(nèi)部的實(shí)際零部件在具體工作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)問(wèn)題，同時(shí)會(huì)向空氣中輻射相關(guān)的噪聲，具體的噪聲可以將其劃分為兩大部分。其一為箱體內(nèi)齒輪在嚙合時(shí)產(chǎn)生的實(shí)際噪聲，會(huì)通過(guò)箱體直接輻射致具體的空氣中，并且由此形成相應(yīng)的空氣層。另一部分主要為箱體在受到實(shí)際的激勵(lì)背景之下，而產(chǎn)生實(shí)際的振動(dòng)，并且向空氣中輻射放出結(jié)構(gòu)聲，以下對(duì)實(shí)際的噪聲產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行分析。

2.1 對(duì)齒輪系統(tǒng)振動(dòng)造成的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行綜合性的探究

對(duì)于變速器噪聲的形成而言，就一般而言主要認(rèn)為其在于齒輪在具體傳動(dòng)時(shí)，由于齒輪所具有的彈性制造或者具體裝配誤差等諸多因素，而導(dǎo)致嚙合縫隙，由此便出現(xiàn)震動(dòng)，并且產(chǎn)生相應(yīng)的聲輻射，并且通過(guò)以及軸承向箱體內(nèi)予以傳達(dá)。其實(shí)際造成傳播途徑主要可從兩個(gè)角度進(jìn)行分析。一方面而言，會(huì)由齒輪表面產(chǎn)生的實(shí)際噪聲，并且向四周對(duì)噪聲予以輻射。就另一方面，也會(huì)由于實(shí)際的構(gòu)件而產(chǎn)生相應(yīng)的強(qiáng)迫振動(dòng)，是指人所具有的系統(tǒng)各部分受到激勵(lì)，并由此而形成共鳴噪聲。因此，實(shí)際齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)所具有的震動(dòng)在構(gòu)建過(guò)程中，可將其認(rèn)定為變速器產(chǎn)生各項(xiàng)噪聲的根源性因素。而輕型汽車(chē)機(jī)械變速器的示意圖可由圖1 所示。

圖1 輕型機(jī)汽車(chē)機(jī)械變速器示意

2.2 對(duì)箱體震動(dòng)造成的實(shí)際產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行分析

汽車(chē)變速器其振動(dòng)在實(shí)際構(gòu)建過(guò)程中屬于較為復(fù)雜且具有高度隨機(jī)性的振動(dòng)過(guò)程，主要包含周期性旋轉(zhuǎn)振動(dòng)以及齒輪嚙合產(chǎn)生的實(shí)際振動(dòng)，以及相應(yīng)軸承運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的具有高頻次的振動(dòng)。而各類(lèi)振動(dòng)在一定程度上會(huì)傳遞至實(shí)際的變速器箱體上，由此使變速器生成相對(duì)復(fù)雜，且具有高度隨機(jī)性的震動(dòng)。諸如上述所表述的內(nèi)容，齒輪在構(gòu)建過(guò)程中，由于其自身制造出現(xiàn)各項(xiàng)誤差，并且可能會(huì)由于各項(xiàng)原因而產(chǎn)生安裝誤差。因此，實(shí)際嚙合時(shí)會(huì)產(chǎn)生捏合振動(dòng)，并且由此產(chǎn)生相應(yīng)的捏合噪聲，使得震動(dòng)又會(huì)由此而產(chǎn)生相應(yīng)的軸振動(dòng)，并且通過(guò)軸承將實(shí)際的振動(dòng)向變速器的箱體進(jìn)行傳遞。會(huì)導(dǎo)致箱體出現(xiàn)振動(dòng)。如若軸或?qū)嶋H的箱體，其固定的實(shí)際頻率與齒輪逆合頻率具備一定程度相近性，并且會(huì)存在一致的情況，則在一定程度上會(huì)導(dǎo)致軸或箱體出現(xiàn)共振的情況，因此使實(shí)際的噪聲大幅度的增加。

3 對(duì)輕型汽車(chē)機(jī)械變速器及噪聲進(jìn)行降低的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析

在進(jìn)行輕型汽車(chē)機(jī)械變速器噪聲降低設(shè)計(jì)的過(guò)程中可以從以下角度進(jìn)行分析。一方面而言，需要對(duì)齒輪結(jié)構(gòu)所存在的問(wèn)題予以證實(shí)，并且保證相應(yīng)的齒輪結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化。另一方面而言，可以對(duì)變速箱的箱體降噪優(yōu)化設(shè)計(jì)工作進(jìn)行詳細(xì)的探究。此外，可對(duì)軸的部分進(jìn)行詳細(xì)的分析。通過(guò)對(duì)軸的實(shí)際剛性進(jìn)行強(qiáng)化，進(jìn)一步的降低噪聲。以下對(duì)各部分的優(yōu)化方案進(jìn)行詳細(xì)的分析。

3.1 對(duì)齒輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析

首先，在對(duì)齒輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要更為合理的對(duì)齒輪的副側(cè)隙進(jìn)行分析。在齒輪的實(shí)際負(fù)荷出現(xiàn)變化的背景之下，會(huì)受到整體汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)其扭矩波動(dòng)所產(chǎn)生的實(shí)際影響。而齒輪副在實(shí)際齒輪嚙合的情況下便會(huì)產(chǎn)生一定程度的拍擊情況，并由此產(chǎn)生敲擊聲。而當(dāng)時(shí)機(jī)的齒輪承載所具備的負(fù)荷相對(duì)較高時(shí)，雖然能夠在一定程度上有效的防止出現(xiàn)拍擊現(xiàn)象。但由于整體內(nèi)核沖擊會(huì)存在實(shí)際上升的情況，并由此產(chǎn)生嘯聲，會(huì)造成嚴(yán)重的噪音。在對(duì)實(shí)際副側(cè)隙開(kāi)展具體的設(shè)計(jì)時(shí)，如果所設(shè)計(jì)的方案相對(duì)較小，在對(duì)實(shí)際齒輪進(jìn)行加工以及后續(xù)構(gòu)建裝配過(guò)程中，會(huì)由于諸多原因而產(chǎn)生熱變形的情況。因此，如若設(shè)計(jì)太小的副側(cè)隙會(huì)。使得整體副側(cè)隙之間會(huì)存在著一定程度的干涉問(wèn)題，并以此導(dǎo)致齒輪之間所具有的相互擠壓力大幅度的提升，以此使的噪聲大幅度的提高。由此，需要更加合理的對(duì)齒輪的副側(cè)隙進(jìn)行控制。第二，需要更加合理的使整體齒輪的參設(shè)計(jì)參數(shù)得以?xún)?yōu)化，需要進(jìn)一步的確保增加齒輪所具有的重合度。由此，在一定程度上使得傳動(dòng)中所存在的噪聲得以減小。由于重合度在增加過(guò)程中，能夠在一定程度上降低齒輪其自身所具有的荷載潛力，并且降低對(duì)嚙入以及嚙出所存在的實(shí)際負(fù)載的沖擊力。而在此情況之下，能夠使得噪聲得以降低，如若齒輪其自身所具有的重合系數(shù)大于1，由于兩種嚙合區(qū)之內(nèi)會(huì)存在著差異性的受力情況。就通常而言，前者會(huì)比后者所具備的承載力高出兩倍。此外由于齒輪在實(shí)際構(gòu)建過(guò)程中，其相繼嚙合的荷載具備著一定程度的周期性特征。因此，便會(huì)產(chǎn)生具有周期性的振動(dòng)噪聲，而增大重合的實(shí)際系數(shù)，在一定程度上能夠降低交變荷載的實(shí)際變化，由此使降低噪聲的效果得以有效的提升。第三，更加合理的對(duì)齒輪齒形以及方向進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)。就通常情況而言，在對(duì)實(shí)際輕型汽車(chē)機(jī)械變速器開(kāi)展具體的生產(chǎn)時(shí)，對(duì)齒輪設(shè)計(jì)所具備的形狀以及相應(yīng)的方向，需要以更加嚴(yán)格的方式進(jìn)行要求。由于齒輪其自身所具有的樣式以及具體的工作條件會(huì)存在一定程度的差異性特征。因此，對(duì)齒輪的實(shí)際計(jì)算方法以及相應(yīng)的修行模式也會(huì)存在著一定的差異。關(guān)于如何確定使用尺寸及修行的實(shí)際要求，其最為優(yōu)質(zhì)的方法在于以大量的實(shí)驗(yàn)開(kāi)展有效的總結(jié)，最終獲得更為合適的齒形以及實(shí)際的方向。就一般而言，齒輪的修型方法可以以下種類(lèi)予以細(xì)分。其一為指對(duì)齒輪所具有的頂部開(kāi)展實(shí)際的修整工作。齒輪邊緣部分的齒輪形狀修整在實(shí)際構(gòu)建過(guò)程當(dāng)中為直線。其二便是對(duì)漸開(kāi)線的尺寸形狀進(jìn)行綜合性的修整。齒輪頂部以及齒輪根部所具備的漸開(kāi)線需要比設(shè)計(jì)的實(shí)際漸開(kāi)線相對(duì)較短。具體的尺寸形狀在構(gòu)建過(guò)程中需要依照相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果而進(jìn)行有效的確定。其三，在于對(duì)齒輪方向進(jìn)行綜合性的修整輕型汽車(chē)，其機(jī)械變速器齒輪所具有的方向可呈現(xiàn)為鼓形狀。凸量就一般情況下能夠達(dá)到0.005-0.012 毫米的范圍之內(nèi)。

3.2 對(duì)箱體降噪的設(shè)計(jì)設(shè)措施進(jìn)行詳細(xì)的分析

通過(guò)上述分析可以得知，在異響發(fā)生中，其原因并不為整體變速箱的箱體。通過(guò)對(duì)實(shí)際齒輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的優(yōu)化，能夠使實(shí)際的噪聲得到一定程度的改善。但需要承認(rèn)箱體結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)整體的變速器輻射的噪聲值產(chǎn)生一定程度的現(xiàn)實(shí)影響，因此對(duì)實(shí)際箱體的結(jié)構(gòu)開(kāi)展綜合性的優(yōu)化，對(duì)于實(shí)際簡(jiǎn)述變速器的減速降噪而言，會(huì)取得一定程度的效果。對(duì)于變速器開(kāi)發(fā)階段而言，如若能夠應(yīng)用各類(lèi)相關(guān)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化軟件，以此將減震降噪作為目的，對(duì)實(shí)際的箱體開(kāi)展優(yōu)化，則能夠取得更為優(yōu)異的效果具體而言，整體相變速器箱體所具備的優(yōu)化模式可從以下幾個(gè)角度進(jìn)行分析。

首先，需要設(shè)計(jì)更為合理的箱體厚度，并且使用更加合理且可靠的材料。部分機(jī)械變速器在實(shí)際降噪技術(shù)的具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，會(huì)應(yīng)用增加壁厚的模式，由此使振動(dòng)的頻率得以提升，在一定程度上會(huì)增加抗彎截面系數(shù)以及實(shí)際結(jié)構(gòu)所具備的剛度，最終達(dá)成更加有效的降噪效果。但具體實(shí)際構(gòu)建過(guò)程中，由于輕型汽車(chē)機(jī)械變速器其自身結(jié)構(gòu)的特性，因此并不適合對(duì)該種方法予以應(yīng)用。由于對(duì)箱體的厚度進(jìn)行增加會(huì)使得實(shí)際制造成本大幅度的提升，因此大部分廠商也不愿意從主觀角度對(duì)該種方法予以使用。對(duì)于箱體材料而言，便需要進(jìn)行更加輕量化的選擇。第二，可以構(gòu)建修改函數(shù)并且定義相應(yīng)的修改域。在實(shí)際優(yōu)化過(guò)程中，可以以幾何模型的方式或者以有限元模型的坐標(biāo)構(gòu)建設(shè)計(jì)變量，通過(guò)更加直接修改整體變速器箱體，使其所具有的某些局部進(jìn)行凸起或者進(jìn)行凹陷，由此使得輻射升能量得到進(jìn)一步的降低。該種模式在應(yīng)用過(guò)程中，主要會(huì)應(yīng)用變速器進(jìn)行全新開(kāi)發(fā)的過(guò)程當(dāng)中，但此種方式在應(yīng)用中成本相對(duì)較高。第三，可以對(duì)整體變速器上的點(diǎn)質(zhì)量以及加強(qiáng)筋進(jìn)行優(yōu)化。將點(diǎn)質(zhì)量的實(shí)際質(zhì)量大小或者加強(qiáng)筋的相關(guān)位置作為實(shí)際設(shè)計(jì)的變量，在實(shí)際變速箱器箱體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以通過(guò)進(jìn)一步加寬并且延長(zhǎng)箱體側(cè)面原有的加強(qiáng)筋，由此使其結(jié)構(gòu)得以?xún)?yōu)化。其四，可以通過(guò)變速箱箱體重量?jī)?yōu)化的方式將重量為基礎(chǔ)，構(gòu)建優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。可以通過(guò)設(shè)計(jì)域點(diǎn)的某一頻率，或者某些頻率聲能量作為實(shí)際的約束條件開(kāi)展具體的優(yōu)化。該種方式在應(yīng)用過(guò)程中，主要基于成本控制以及實(shí)際減震降噪的綜合效果進(jìn)行有效的考慮，可以選取最優(yōu)的實(shí)際結(jié)果，是大部分國(guó)內(nèi)的變速器廠商在實(shí)際變速器優(yōu)化過(guò)程中所較為常用的方法。第五，可以通過(guò)設(shè)計(jì)點(diǎn)的聲壓作為實(shí)際優(yōu)化的重點(diǎn)，將結(jié)構(gòu)拓?fù)渥鳛閷?shí)際修改過(guò)程中所具有的重要手段，其目標(biāo)函數(shù)基本可以以?xún)煞N情況予以劃分。其一，是使各類(lèi)研究預(yù)點(diǎn)在某一頻率所具有的聲壓以及相應(yīng)的聲能量得到減小。其二，是整體設(shè)計(jì)域點(diǎn)，在某一頻段的結(jié)構(gòu)輻射聲能所具備的某種均值得以最小。

3.3 對(duì)軸的剛性進(jìn)行有效的強(qiáng)化

在對(duì)軸開(kāi)展實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要確保不會(huì)對(duì)整體齒輪正常使用予以破壞，并由此盡可能地使軸的剛性增加。具體而言會(huì)應(yīng)用滾柱錐軸承的模式，其主要原因在于該種模式的軸所具備的剛性較大，并且所產(chǎn)生的噪聲相對(duì)較小，與其他各類(lèi)軸承進(jìn)行比較，所具備的震動(dòng)以及對(duì)齒輪嚙合所具有的靈敏度相對(duì)較低，由此也將有利于減少實(shí)際的噪聲。此外，軸承其游隙以及具體的精度在一定程度上均會(huì)對(duì)輕型汽車(chē)其實(shí)際的機(jī)械變速器產(chǎn)生較為突出的影響。因此，需要對(duì)相應(yīng)的內(nèi)容進(jìn)行深入的研究。

4 結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展過(guò)程中，汽車(chē)工業(yè)得到了更加高速且高質(zhì)量的發(fā)展。現(xiàn)代人對(duì)于汽車(chē)的實(shí)際性能要求不斷的增加，汽車(chē)噪聲的強(qiáng)弱在一定程度上成為對(duì)汽車(chē)性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。依照具體的研究可以發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步的降低汽車(chē)變速器所存在的實(shí)際噪聲，對(duì)于汽車(chē)的整車(chē)噪聲的大幅度下降而言有著較為突出的效果。變速器在當(dāng)前汽車(chē)構(gòu)件過(guò)內(nèi)屬于極為重要的構(gòu)成部分，其實(shí)際工作過(guò)程當(dāng)中所具有的噪聲。是整體汽車(chē)產(chǎn)生噪聲的重要來(lái)源，同時(shí)也是對(duì)其質(zhì)量?jī)?yōu)劣程度進(jìn)行判定的重要標(biāo)志。由此，在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展中，相應(yīng)的輕型汽車(chē)制造行業(yè)需要充分的注重對(duì)汽輕型汽車(chē)的機(jī)械變速器的噪聲進(jìn)行綜合性的研究。在研究過(guò)程中，首先，需要對(duì)其實(shí)際輕型汽車(chē)機(jī)械的變速器噪聲產(chǎn)生的實(shí)際機(jī)理進(jìn)行分析，對(duì)其機(jī)械結(jié)構(gòu)之內(nèi)的各類(lèi)組成部分進(jìn)行詳細(xì)的探究，精準(zhǔn)的認(rèn)知產(chǎn)生噪聲的實(shí)際原因。從齒輪系統(tǒng)振動(dòng)噪聲以及實(shí)際的箱體振動(dòng)噪聲進(jìn)行綜合性的分析。在對(duì)相關(guān)的造成原因予以確定之后，需要進(jìn)一步的開(kāi)展更加高質(zhì)量的噪聲降低優(yōu)化措施，需要對(duì)齒輪的實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)。同時(shí)，需要對(duì)整體變速箱之內(nèi)的噪聲進(jìn)行有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)。此外，可對(duì)實(shí)際軸的剛性進(jìn)行綜合性的強(qiáng)化，以此從多角度確保在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠通過(guò)多重方式降低汽車(chē)機(jī)械變速器的噪聲。由此使汽車(chē)機(jī)械變速器減震降噪相關(guān)課題的研究深度得以增加。并且能逐步提出更加高質(zhì)量且可靠的減震降噪研究方案，由此使汽車(chē)的減震降噪效果得到不斷的提高，使現(xiàn)代人對(duì)于汽車(chē)舒適性角度所存在的要求以及對(duì)于汽車(chē)綜合質(zhì)量的要求予以滿(mǎn)足。使汽車(chē)工業(yè)能夠獲得更加顯著且高質(zhì)量的發(fā)展。