MPV传动系降噪的研究

MPV传动系降噪的研究李光明（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥230022）摘要：随着中华人民共和国国家标准GB7258-2004(机动车运行安全技术条件)的实行，新标准在机动车环保要求方面比原标准增加了车外噪声控制要求。根据环保和舒适度要求，车内噪声值要求也越来越低。本文针对国内一款MPV，从传动系传动和齿轮啮合原理方面对传动系噪声予以分析，提出通过传动轴和后桥的配平衡来降低传动系噪声，并通过对试验测量配平衡前后的车内外噪声值进行比较，来分析此种方法的效果。关键词：GB7258；传动系噪声；配平衡ResearchonReducingNoiseofDrivingSystemofMPVLiGuang-ming(AnHuiJianghuaiAutomotiveCo.,Ltd,AHHefei230022,China)Abstract:WithimplementofChinesecriterionGB7258-2004(Safetyspecificationsforpowerdrivenvehiclesoperatingonroads),bytherequirementsofprotectingenvironment,indexofnoiseinsidebecomeslowerandlower.ToaMPVinchina,thisarticleresearchnoiseofdrivingsystembyprinciplesofdriveofdrivingsystemandjoggleofgear,raiseameasureofreducingdrivingsystemnoisebybalancedrivinglineanddrivingaxle,andcompareinsideindexandoutsideindexofdrivingsystemnoisemate-balanceandnomate-balance.Fromthiscompare,wecanknoweffectofthismeasure.Keywords:GB7258;Noiseofdrivingsystem;Mate-balance0前言20世纪70年代以来，环境污染所导致的全球性环境恶化达到前所未有的程度，日益严重的生态危机要求工商业采取共同的行动来加强环境保护。环境污染之一是噪声，噪声的主要来源之一是汽车，汽车噪声的大小是衡量汽车质量水平的重要指标，因此，汽车噪声的防治也是世界汽车工业的一个重要课题。近年来，中国汽车市场呈现高速增长，MPV也是高速增长车型之一，MPV兼具乘用车和客车的优点：宽敞、舒适、高速。由于MPV独有的特点：体积大、质量大，同时要在环保、噪音等方面要求具有乘用车的水平，噪声控制一直是MPV技术难题。MPV一般来说有两个演化途径：从乘用车演化而来的前驱动车型和从客车演化而来的后驱动车型。后驱动车型的变速箱和后驱动桥由传动轴连接，由于传动轴在加工过程中本身具有一个动不平衡量，在行驶过程中，高速旋转的传动轴就会将此不平衡量传递到后桥，引起后桥齿轮的啮合振动，产生噪声，做好传动轴和后桥的平衡匹配是降低传动系噪声的有效途径之一。1后桥和传动轴的平衡技术标准和配平衡方法传动轴与后桥连接总成图如图所示，传动轴在旋转过程中，由于整个传动轴的质量并不是完全分布在传动轴的形心即轴心线上，这样传动轴在旋转过程中就会产生一个动不平衡量，同理后桥主减在转动过程中也产生一个动不平衡量。传动轴和后桥的连接用四个专用螺栓连接，相当于刚性连接，传动轴和后桥的最大动不平衡量位置如果在分型面的同侧，这样传动轴的动不平衡量与后桥前主减的动不平衡量同向增加，后桥前主减的矢量动不平衡量增大，噪声随之增加；传动轴和后桥的最大动不平衡量位置如果在分型面的异侧，这样传动轴的动不平衡量与后桥前主减的动不平衡量异向相减，后桥前主减的矢量动不平衡量减小，噪声随之降低；根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T29082-1992汽车传动轴总成技术条件，及传动轴的质量可计算出此传动轴设计许用不平衡量为18g.cm，在此设计许用不平衡量的条件下，在传动轴的法兰外缘标出传动轴的最大不平衡量的位置，即最轻点。后桥主减静平衡示意图由于后桥前主减的两轴承之间距离较小，齿轮轴加工精度较高，动平衡量相对较小，，为此，采用静平衡检验的方法，用静平衡代替动平衡做法也有两种：①用端面跳动最大点和径向跳动的最大点矢量合成点来代替动平衡最大点；②用径向跳动的最大点代替动平衡最大点，第一种效果比较好。用这种方法标出的最大点为后桥平衡量的最大点，即为最重点。把这种方法试验出的后桥平衡量的最大点在后桥法兰凸缘上表示出来。在装配的时候，利用这两种方法标出的最大点以两点距离最小的原则进行装配。为此我们把后桥和传动轴平衡配对后做了试验，并分别做了车外传动系和车内噪声在配对前后的影响比较以及对配对前后的传动系相关件的振动进行了比较。2试验结果比较本次试验共选用了5辆不同类型的车，并分别测量了传动系上关键点的噪声值和振动加速度值。对配对前后的测量结果进行比较。⒉1传动系关键点的的噪声值由于测量的数据和结果图片数量过于庞大，在这里只插入了一个点的配对前后的噪声值比较折线图和30km/h速度下的噪声波线图。mate――传动轴和后桥配对后的值nomate――传动轴和后桥配对前的值rearaxleright――后桥后右位置麦克风测的值rearaxlefront――后桥前方位置麦克风测的值rearaxleleft――后桥上后左位置麦克风测的值transmission――变速箱上麦克风测的值shaftrear――传动轴后支架处麦克风测的值shaftfrontr――传动轴前支架处麦克风测的值图130km/h配对后和配对前各点噪声波曲线60.0065.0070.0075.0080.00速度Km/h30507090100materearaxlerightnomaterearaxleright图2后桥后右位置麦克风在各速度配对前后的比较⒉2车内关键点的的噪声值车内噪声根据相关规定分别测量了驾驶员右耳、中排座椅、后排座椅噪声值在配对前后的比较图330km/h配对后和配对前各点噪声波曲线比较6065707580速度Km/h30507090100mateinrearnomateinrear图4车内后排座椅各速度下配对前后噪声值比较⒉3传动系各关键点的的振动加速度值用麦克风测的结果受外界影响因素很多，如环境噪声、风速、轮胎与地面的摩擦等，而空间三个方向的振动与被测件的振幅和频率有关，受外界的影响干扰较小，为了更好的对配对前后的传动系噪声影响结果进行分析比较，此次我们又增加了传动系一些重要点的振动，这个结果更能准确的反映出影响结果。本次测的是三个方向振动，测量的是三个方向的振动加速度，三个方向的定义：X－车子的前后方向；Y－车子的左右方向；Z－车子的上下方向。Transmissionx－变速箱上测量点的x方向振动加速度Transmissiony－变速箱上测量点的y方向振动加速度Transmissionz－变速箱上测量点的z方向振动加速度Rearaxlerearx－后桥后壳盖测量点的x方向振动加速度Rearaxlereary－后桥后壳盖测量点的y方向振动加速度Rearaxlerearz－后桥后壳盖测量点的z方向振动加速度Rearaxlefronrigx－后桥前右测量点的x方向振动加速度Rearaxlefronrigy－后桥前右测量点的y方向振动加速度Rearaxlefronrigz－后桥前右测量点的z方向振动加速度Rearaxlefronlefx－后桥前右测量点的x方向振动加速度Rearaxlefronlefy－后桥前右测量点的y方向振动加速度Rearaxlefronlefz－后桥前右测量点的z方向振动加速度图530km/h下配对后和配对前各点振动加速度波线00.511.522.53速度Km/h30507090100materearaxlerearxnomaterearaxlerearx00.511.522.53速度Km/h30507090100materearaxlerearynomaterearaxlereary00.511.52速度Km/h30507090100materearaxlerearznomaterearaxlerearz图6后桥减壳处X、Y、Z三方向振动加速度值配对前后比较3结果分析从以上的图表可以看出传动轴和后桥的配对对传动系噪声的结果影响趋势是比较明显的，从噪声频谱图可看出在速度较低（30Km/h）时频率为50HZ左右时有个较大的噪声峰值,此时后桥齿轮的啮合频率为fz=nZ/60(Hz)Z－齿轮齿数n－齿轮转速（r/min）计算结果为55与50非常接近，说明在较低速时后桥的噪声主要来自齿轮啮合；在较高速度（100Km/h）时，从频谱图上可看出从50HZ到2000HZ这时噪声值除了两个尖峰值外变化幅度不大，此时齿轮的啮合频率为200左右，两个尖峰时的频率为400和1000左右，此频率主要是轮胎的频率，说明在此速度下轮胎对整个噪声的影响较大。车内的噪声主要是低频噪音（50HZ—500HZ），这个频率段主要是由发动机、变速箱、后桥、轮胎影响较大，对这些件的振动采取减振措施（主要是减小振幅）或其与车架连接部位增加减振效果较好的减振垫，对车内噪声的减小都很有效，传动轴和后桥的配平衡正是通过减小振幅来达到减振的目的。对以上结果进行累加平均可得底盘下传动系噪声在配对后与配对前相比可降低1.81dB，车内噪声平均降低0.78dB。4结束语传动系噪声包括变速器噪声、传动轴噪声以及驱动桥噪声，传动系的平衡降噪不仅是传动轴和后桥的问题，应该是一个系统的问题，发动机――变速箱――传动轴――后桥――轮胎，在分析传动系的振动频谱图时发现在传动轴和后桥配平衡后，有些点的振动加速度却是在增加，这说明了在一个系统中往往是满足了某两个件的平衡，可能又暴露了或导致了系统中的其他件的不平衡（加大了某个件的输入不平衡量），所以传动系的平衡降噪是一个系统复杂的问题，要取得最佳效果，这又需要系统设计和考虑整个传动系。本文提到的传动轴和后桥配平衡降低传动系噪声的方法，在所有的后驱动车型都可以采用。