变速箱振动与噪声分析_董晓露
对重型货车变速箱振动噪声的测试分析
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Ｄ Ａ Ｓ Ｐ 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 ． ７ ２ Ｓ 时刻出现峰值， 时程 曲线上升４ ． １ ｄ Ｂ ㈧ 。噪声
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
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。
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１ ０ ａｍ的耐热吸声材 料， ｒ 在外面再
包裹一层ｌ ｍｍ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９ Ｏ 。的直角， 工作中产 生较大 的进气涡
汽车变速箱的振动噪声特性分析与研究
摘 要变速箱作为动力输入与输出的承载装置，无论是在传统内燃机汽车还是新兴的新能源汽车上都必不可少。
由于行星齿轮在承载能力、传动效率等方面的优势，使得它在变速箱中有着普遍的应用。
变速箱是汽车噪声源的主要产生部位之一，它对整车的噪声与振动（NVH）性能有很大的影响，因此，变速箱的辐射噪声预估与控制受到了科研人员的密切关注。
本文以某电动车搭载的行星齿轮变速箱为研究对象，综合运用理论分析、数值仿真模拟、试验测试等手段，提出考虑箱体柔性及太阳轮浮动的变速箱振动噪声预估方法，对其在高转速下的振动噪声性能进行预估与优化，为解决变速箱NVH问题提供了研究思路。
本文的主要研究工作包括：1）行星齿轮变速箱刚柔耦合动力学模型的建立。
通过探究行星齿轮传动机理，结合有限元与多体动力学方法，考虑太阳轮浮动及箱体柔性，利用ADAMS 建立刚柔耦合动力学模型，并对变速箱的齿轮啮合力以及轴承动载荷的时频特性进行分析。
2）基于模态叠加法的变速箱箱体振动响应分析。
通过建立考虑电机振动作用的系统有限元模型，分析变速箱的固有振动特性；将轴承激励力施加到有限元模型中，利用模态叠加法求解变速箱的振动响应，发现内部柔性体结构以及行星架的外端面为振动薄弱部位。
3）行星齿轮变速箱辐射噪声预估。
以箱体外表面振动速度为边界条件，采用间接边界元法建立变速箱辐射噪声预估模型，仿真得到场点辐射噪声以及声功率曲线。
同时利用声传递向量法进一步研究箱体面板声学贡献量，发现行星架及内齿圈、大齿轮等结构对噪声贡献量较大。
4）变速箱多工况分析与结构优化。
基于转速及负载变化工况对变速箱振动噪声的影响规律进行探究，结果表明转速波动会导致齿轮啮合频率的边频带成分增加，增大辐射噪声；负载变化则影响全频带幅值大小。
同时根据前文结果进行箱体优化设计仿真，分析了加筋及吸声材料对箱体辐射噪声的降噪效果。
关键词：行星齿轮变速箱，刚柔耦合，辐射噪声，结构优化IAbstractAs a load bearing device of power input and output, gearbox is indispensable in both traditional internal combustion engine vehicles and emerging new energy vehicles. Planetary gear transmission is widely used in gearbox because of its strong bearing capacity, high transmission efficiency and large transmission ratio. Gearbox noise is one of the main noise sources of antomobile, which has a great influence on the performance of noise and vibration(NVH). Therefore, the estimation and control of its radiated noise are paid close attention to by researchers. In this paper, the planetary gearbox carried by an electric vehicle is taken as the research object, By means of theoretical anslysis, numerical simulation, test and other means, a vibration and noise estimation method for the gearbox considering the flexibility of the box and the floating of the sun gear is proposed to estimate and optimize its vibration and noise performance at high speed. It provides a research idea to solve the NVH problem of gearbox.The mean research work of this paper includes:1)Dynamics analysis of rigid-flexible coupling of planetary gearbox. By exploring the meachanism of planetary gearbox, combining the finite element and multi-body dynamics method, considering the floating characteristics of the solar wheel and the flexibility of the box body, the rigid-flexible coupling dynamics model was established by using ADAMS to analyze the time-frequency characteristics of gear meshing force and bearing dynamic load.2)Vibration response analysis of gearbox based on mode superposition method. By establishing the finite element model of the system considering the action of the motor, the inherent vibration characteristics of the gearbox are analyzed. By applying the bearing excitation force to the finite element model and using the modal superposition method to obtain the vibration data of it, it is found that the internal flexible structure and the outer end face of the planetary frame are the weak parts of vibration.3)Estimation of radiated noise from planetary gearboxes. Taking the vibration velocity of the outer suface as the input condition, an IBEM was used to establish the prediction model of the radiation noise of the box. At the same time, acoustic transfervector method was used to further study the acoustic contribution of the cabinert panel, it is found that the structure of planetary frame, inner ring and large gear contribute much to noise.4)Multi-working condition analysis and structure optimization of gearbox. Based on the study of the influence of rotating speed and load changing conditions on the vibration noise of the gearbox, it is shown that the fluctuation of rotating speed will lead to the increase of the side band component of the gear meshing frequency and increase the radiation noise. The amplitude of full frequency band is affected by load variation. At the same time, according to the above results, the optimized design of the box was carried out, and the noise reduction effect of the stiffened and sound-absorbing materials on the box was analyzed.Key words: Planetary Gearbox, Rigid-flexible Coupling, Radiated Noise, Structure Optimization目 录摘 要 (I)Abstract ...................................................................................................... I I 目 录 .. (IV)第1章引言 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 研究目的及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 行星齿轮动力学研究现状 (2)1.2.2 变速箱振动噪声试验研究现状 (4)1.2.3 变速箱振动噪声预估方法研究现状 (5)1.2.4 变速箱振动噪声控制研究现状 (7)1.3 研究内容及方法 (9)1.3.1 研究内容 (9)1.3.2 研究方法 (10)1.3.3 技术路线 (10)第2章变速箱刚柔耦合动力学建模 (12)2.1 行星齿轮变速箱结构建模 (12)2.1.1 行星齿轮变速箱结构及工作原理 (12)2.1.2 行星齿轮变速箱三维建模 (13)2.2 齿轮系统动态激励产生机理 (15)2.3 行星齿轮变速箱参数计算 (16)2.3.1 行星齿轮传动比 (16)2.3.2 行星齿轮啮合频率 (18)2.3.3 行星齿轮啮合力 (18)2.3.4 行星齿轮接触力 (19)2.4 行星齿轮变速箱刚柔耦合模型建立及分析 (22)2.4.1 箱体柔性化 (23)2.4.2 浮动太阳轮刚柔耦合动力学建模 (24)2.4.3 仿真结果分析 (25)2.5 本章小结 (30)第3章变速箱模态及振动响应分析 (31)3.1 模态分析理论概述 (31)3.2 变速箱模态分析 (33)3.2.1 有限元模型的建立 (33)3.2.2 箱体模态仿真与试验 (34)3.2.3 振动模态分析 (37)3.3 变速箱振动响应分析 (40)3.4 本章小结 (44)第4章变速箱辐射噪声预估 (45)4.1 辐射噪声理论概述 (45)4.1.1 声学波动方程 (45)4.1.2 声学边界元法 (46)4.2 辐射噪声分析预估 (48)4.2.1 边界元网格建立 (48)4.2.2 场点网格建立 (49)4.2.3 边界条件定义 (50)4.2.4 辐射噪声结果 (51)4.3 板块声学贡献量分析 (54)4.3.1 板块区域划分 (54)4.3.2 板块贡献量结果分析 (54)4.4 本章小结 (57)第5章变速箱多工况分析与结构优化 (58)5.1 工况对变速箱振动噪声的影响 (58)5.1.1 转速波动对变速箱振动噪声的影响 (58)5.1.2 负载对变速箱振动噪声的影响 (60)5.2 结构优化分析 (61)5.2.1 加强筋对变速箱辐射噪声的影响 (61)5.2.2 吸声材料对变速箱辐射噪声的影响 (63)5.3 本章小结 (64)第6章结论 (66)6.1 全文总结 (66)6.2 研究展望 (67)致谢 (68)参考文献 (69)攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果 (73)第1章引言1.1 研究背景及意义1.1.1 研究背景汽车从最初的代步工具发展为现在的智能终端，它与人们的日常生活联系地越来越紧密。
关于汽车变速箱振动故障分析与诊断
0引言一般情况下，汽车变速箱在出现故障时，需要对出现故障的变速箱的前进挡及倒挡的升速变化做测试。
同时，还包括稳态运行及降速的过程也要做好振动测试。
汽车变速箱所使用的都是弹性振动系统[1]，在自由度方面较为复杂。
从一定程度上说，变速箱容易受到激振力的作用，从而产生更加复杂的振动，尤其是在高速运转的情况下。
如若长期如此，很容易出现各种故障。
弹性振动系统是汽车变速箱的整体结构，它的构造复杂繁琐，细节性强。
变速箱的功能易受外界环境因素影响，特别是外界振力对它影响较大，外界复杂的振动会造成变速箱的使用寿命缩短，汽车使用寿命也随之缩短。
为解决相应问题，各个厂商和消费者都在不断追求汽车变速箱新效能的研发可投放市场，从而追求更舒适的汽车安全环境，进一步推动汽车产业的更新进步。
在满足市场需求的同时，提供汽车市场更好地销售环境。
1针对汽车变速箱的含义、功能及故障诊断的重要性探究变速箱是汽车的灵魂，变速箱对汽车正常运行牵涉面宽广，当然，其他的很多产业也牵涉到变速箱，例如：工业领域、科研领域、人工智能等领域对其皆有涉及。
一般情况下，它在汽车行业之中被称之为变速箱，在工业领域则被称之为变速机，其应用原理一样。
变速机是对指的机械动力进行转换的一种机器设备，它通过物理化学作用，将能量进行转化和转移。
变速箱影响着整个汽车运行系统，是汽车行业的引导系统。
汽车的速度变化皆依赖于变速箱的正常运行，对于汽车爬坡或是下坡过程中汽车的速度变化，都需要它来进行调节。
发动机的调节机制中为保证机器的正常工作，添加变速器放于系统中成了必须要素之一。
1.1对变速器的具体功能探讨汽车变速器的具体功能也是影响汽车正常高效运行的一大要素。
为了解变速器的具体功能，那了解影响汽车传动比的因素变得必不可少。
一般而言，驱动轮转转速的扩大是改变汽车传动比的主要影响因素，当然，在汽车倒退过程中也会对其造成影响。
发动机的正常工作也可以确保汽车变速器正常工作，防止汽车运行产生的高温对汽车变速器造成损伤。
变速箱噪音解决方案
变速箱噪音解决方案第1篇变速箱噪音解决方案一、背景分析随着汽车行业的快速发展，变速箱作为汽车核心部件之一，其性能的优劣直接影响到车辆的驾驶体验和安全性。
然而，在实际使用过程中，变速箱噪音问题一直困扰着广大车主和汽车制造商。
本方案旨在针对变速箱噪音问题，提出一套合法合规的解决方案，以提高车辆行驶品质，降低噪音污染。
二、问题诊断1. 变速箱内部齿轮啮合不良：齿轮啮合不良会导致齿轮之间的撞击和摩擦，从而产生噪音。
2. 变速箱油液性能不佳：油液性能不佳会导致润滑效果下降，加剧齿轮磨损，产生噪音。
3. 变速箱壳体结构设计不合理：壳体结构设计不合理会导致共振，放大噪音。
4. 变速箱零部件松动或损坏：零部件松动或损坏会导致变速箱内部异响，产生噪音。
三、解决方案1. 针对齿轮啮合不良问题：（1）优化齿轮加工工艺，提高齿轮啮合精度。
（2）采用先进的齿轮修形技术，改善齿轮啮合性能。
（3）定期检查和维护变速箱齿轮，确保齿轮啮合良好。
2. 针对变速箱油液性能不佳问题：（1）选用高品质的变速箱油，提高油液的润滑性能。
（2）定期更换变速箱油，确保油液性能始终处于良好状态。
（3）加强对变速箱油液性能的监测，及时发现并解决问题。
3. 针对变速箱壳体结构设计不合理问题：（1）优化壳体结构设计，降低壳体共振。
（2）采用隔音材料对壳体进行包裹，减小噪音传播。
（3）加强对壳体结构强度和刚度的检测，确保结构安全可靠。
4. 针对零部件松动或损坏问题：（1）定期检查变速箱零部件，发现松动或损坏立即更换或维修。
（2）提高零部件的加工精度，减小装配误差。
（3）加强对零部件供应商的质量管理，确保零部件质量。
四、实施与监控1. 制定详细的实施方案，明确责任人和实施时间。
2. 对实施过程进行全程监控，确保方案落实到位。
3. 定期对实施效果进行评估，及时调整优化方案。
4. 建立健全变速箱噪音防治长效机制，持续提高车辆行驶品质。
五、预期效果1. 显著降低变速箱噪音，提高车辆驾驶舒适性。
汽车变速箱振动噪声时频域分析
汽车变速箱振动噪声时频域分析摘要：汽车变速箱是一个由齿轮、轴承、传动轴等零部件组成的复杂机械传动设备，也是一个多自由度弹性机械振动系统。
汽车变速箱的性能好坏会直接影响整车性能，变速箱需要在装配后进行适当的性能测试。
变速箱的噪声水平可以从客观上反映变速箱的自身性能与工作状态，是变速箱质量检测的重要指标之一。
变速箱在设计时就对噪声有着严格的要求，变速箱内部包括了齿轮、轴承等构件，这些部件在正常工作时就会不断产生振动冲击，而当这些部件运行出现故障时，就会导致噪声超标。
关键词：汽车变速箱；噪声；控制变速箱的变速、储能、增加扭矩等作用，使它成为动力机械中应用十分广泛的通用部件之一。
它的工作是否正常涉及到整台机械或机组的工作性能。
变速箱的噪声水平可以从客观上反映变速箱的工作状态，而成为其质量检测的指标之一。
在设计变速箱时，就规定了其噪声标准。
变速箱在工作中，内部构件，如齿轮、轴承等，不断产生振动冲击，当有故障存在时，其振动强度增大，噪声水平超标。
本文根据所测变速箱的振动噪声谱，及其相关函数分析，找出了该变速箱产生冲击噪声的原因，采取了相应的降噪措施，使该机的振动和噪声都达到满意的效果。
一、变速箱噪声的分类变速箱噪音根据其形成的方式可以分成三类：一是由于变速箱震动时与空气相互作用而辐射的噪声，这类噪声称为空气动力性噪声，由于是空气震动产生的噪声，所以这类噪声一般声音大，影响的范围广，是变速箱噪声中常见的存在。
第二类是变速箱内齿轮等构件相互挤压碰撞摩擦引起震动，从而造成的噪声，这类噪声称为机械性噪声，这类噪声一般影响比较小，当机械正常工作时，这类噪声往往比较小，属于可控范围内的噪声。
第三类是由于电机和发动机里的电流形成的磁场，这个交变磁场对结构内的转子产生作用力造成震动从而产生的噪声。
这类噪声也是属于机械性噪声的一种。
二、变速箱的噪声的影响因素目前，汽车在行驶过程中产生的噪声的多少已经成为车辆的重要评价指标之一。
变速箱后壳体开裂分析及优化设计
在实际工作 中，后壳前面与中间壳体通过螺栓孔
收稿 日期 ：２ １ —７ １ ０ ｌＯ —８；修 回 日期 ：２ １ －７２ ０ １０ — ８
作者 简介 ：董晓露 （９ ９ ） 女 ， １７ ． ， 山西浑源人 ， 工程师 ， 硕士 ， 主要从事变速箱设计。
中图 分 类 号 ：Ｕ ６ ． １ ４３２２ 文 献标 识 码 ：Ｂ
０ 引 言
连接 ，后壳与后盖也通过 螺栓孔连接 ，副箱 中齿轮将受
变 速箱 是 汽车传 动 系统 的主要 组成 之一 。变 速箱 主要 由齿 轮 、轴 、箱 体 、轴承 等零 部件 组成 ，通 过不 同齿 轮之 间 的组合来 实现 变速 和变 矩 。
第 ５期 （ 总第 １８期 ） ６
２１ ０ １年 ｌ Ｏ月
机 械 工 程 与 自 动 化
ＭＥ ＣＨＡＮＩ ＡＬ Ｅ Ｃ ＮＧＩ ＥＥ ＮＧ ＆ ＡＵＴ Ｎ ＲＩ ＯＭＡ ｎ０Ｎ ，
Ｎｏ ．５ ０ｃ． ｔ
文章编号 ：６２ ６ １ （０ １ １ — １０ ０ １７ ．４ ３ ２ １ ） ００ ８ —３
后 盖 在连 接孑 处发生 了开裂现 象 ，可能 是 由于连 接孔 Ｌ 处产 生 了应力 集 中 ，受 力后 开裂 。
２ 变速 箱后 壳体 和后盖 有 限元分 析 ２ １ 建 立三 维数 学模 型 ．
根据 变速 箱后 壳 及 后 盖 的实 际 尺 寸 及 时 间工 况 ， 应用 Ｐｏ Ｅ软件对 操 纵机 构建 立三维 数 学模 型 ，如 图 ｒ／
变速 箱 后 壳体 开 裂 分 析 及 优 化 设 计
董 晓露
（ 中国重汽集 团大 同齿轮公 司 技术 中心 ，山西 大 同 ０７ ０ ） ３ ０ ６
摘要 ：以变速箱为研 究对象 ，通过对 变速 箱后 壳体 、后 盖试验 时开裂 位置 、后壳体及 后盖结构的分析 ，给 出
变速箱噪声的频谱分析与故障诊断
变速箱噪声的频谱分析与故障诊断
0引言变速箱的变速、储能、增加扭矩等作用，使它成为动力机械中应用十分广泛的通用部件之一。
它的工作是否正常涉及到整台机器或机
组的工作性能。
变速箱的工作形式和结构复杂性，又使得它容易引发故障。
因此，变速箱的质量检测在动力机械工程中占有重要的地位。
本文运用故障诊断技术分析变速箱出现故障的原因。
实施故障诊断技术
的首要步骤是获得反应检测对象运行状态的诊断信息。
在动力机械工程中，获
得诊断信息的常用方法有直接观察法、振动噪声检测法、磨损残留物检测法和
运行性能监测法等［1］。
对变速箱而言，振动和噪声信号是故障诊断的重要信息。
变速箱的噪声水平可以从客观上反映变速箱的工作状态，而成为其质量
检测的指标之一。
在设计变速箱时，就规定了其噪声标准。
声与振动紧密地联
系在一起，是源与流的关系。
因振动而发声的物体即是声源，当振动以波的形
式在弹性媒质中传播时，便形成声波。
噪声是人类不希望听到的声音，是一种
环境污染，会对人造成生理和心理的危害。
因而，对噪声的监测、诊断和控制
是多门学科尤其是机械工程研究的重要课题。
变速箱在工作中，内部构件，如齿轮、轴承等，不断产生振动冲击。
当
有故障存在时，其振动强度增大，噪声水平超标。
本文根据振动和噪声谱，利
用相干函数分析，结合实验手段，分析了一台BJ212 型变速箱噪声超标的原因。
1变速箱振动系统响应及相干函数
1.1振动系统响应分析
变速箱是由箱体、轴、轴承和齿轮等组成的，因此箱内存在多种激励。
变速箱振动与噪声故障的自动诊断方法讨论
变速箱振动与噪声故障的自动诊断方法讨论作者：闫明来源：《市场周刊·市场版》2017年第20期摘要：本文只从变速箱振动噪音超出标准分贝，出现故障，采用自动诊断方法进行智能分析与研判，得到解决方案。
关键词：变速箱；振动与噪音；自动诊断变速箱故障振动自动诊断方法——基于建档的时、频域得分法诊断变速箱故障的原理和方法：由于变速箱的典型故障振动特征的提取和分析的复杂性，变速箱故障的自动诊断和智能诊断是一项困难和艰巨的工作，本文提出的这种方法是在变速箱故障机理分析、典型故障特征提取和大量实践经验的基础上建立的基于建档的时、频域分析方法，可以比较有效地应用于自动诊断变速箱的典型故障，采用这种方法进行自动诊断的原理和实现方法如下所述：一、建立档案变速箱因其振动的频率成分很多，为了便于分析，首先要建立档案，在建立档案的基础上来判断是否存在故障，并进行相应的诊断。
下面以GADS变速箱故障自动诊断系统为例介绍建档的步骤。
机器特征和参数特征。
这一部分主要是建立各轴的转频、齿轮啮合频率、滚动轴承运动学和动力学特征频率，设置分析参数和路径，设置振动速度和加速度的报警系数，为建档和诊断建立相关的参数表。
机器特征参数输入：每轴输入一对啮合齿轮的齿数和最多四个滚动轴承型号。
显示特征频率值：由输入轴和输出轴转速和轴承库中的轴承参数计算轴、齿轮和滚动轴承的特征频率。
轴与齿轮工作频率：显示各轴的转速、转频和齿轮啮合频率。
轴承参数查询和修改：可输入、修改和查询滚动轴承的结构参数，计算内、外环固有频率。
显示和整理轴承库：按轴承型号整理和显示滚动轴承的结构参数。
分析参数设置：输入各测点的通道号、方向和采样频率，建档和诊断过程中的时域分析点数，频域和解调分析段数以及标尺，并设置加速度和速度的报警参数。
改变和创立测试机器有关的目录和文件：根据机器名称、档位和轴数建立分析数据目录、原始和结果数据目录。
在线或离线建档。
GADS系统在诊断前必须建立被诊断变速箱各测点的振动速度的时域信号和包络时域信号特征值的档案值，振动加速度的中高频频域档案（进行频谱分析，以确定变速箱正常工作时的各轴啮合频率及其四次以内的高次谐波的幅值，滚动轴承的内、外环的前四阶固有频率的幅值）、振动速度的低频档案（进行20倍细化频谱分析，以确定变速箱正常工作时的各轴转频及其四次以内的高次谐波的幅值，滚动轴承的内、外环、滚动体和保持架的前四阶通过频率的幅值），并建立相应的频谱界限档案，这些值和界限档案是故障诊断的基础。
变速箱液压系统振动与噪声分析
液压 与 气动
２ ５
变 速 箱 液 压 系统 振 动 与 噪声 分 析
李 健 ，李 毅
Ｖｉ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ Ｎｏｓ ａｙ ｉ ｆＧｅ ｒ Ｂｏ ｄ ａ ｌ ｙ ｔ ｍ ｂ ａｉ ｎ ｉｅ Ａｎ ｌｓｓ ｏ ａ ｘ Ｈｙ ｒ ｕ ｉ Ｓ ｓｅ ｏ ｃ
系统 的工 作性 能和 使用 寿命 ， 引起 液压元 件 、 液压 附件 和管路 的损坏 。振 动产生 噪声 ， 噪声 源 于振动 ， 动和 振 噪声 是液 压 系统不 可分 割 的两种物 理现 象 。液压 系统 的振动 与噪声 主要 来 自两 方 面 ： 械 系 统 运动 导 致 的 机 振 动 ； 体工作 过程 中产 生 的振动 。 流 机械 振动 噪声 主要是 由于 回转 体不平 衡 、 电机 噪
路 图［ ］ Ｓ．
［ ］ Ｃ Ｊ—Ｃ ／ ０ ６ 中国学 术期 刊 （ 盘版 ） ４ Ａ Ｄ Ｂ Ｔ１—２０ ， 光 检索与
评价数据规范 ［ ］ Ｓ．
２ ６
液压与 气动
２１ ０ ２年 第 ７期
射 ， 回路 中产生 波动 而使液 压泵 共振 ， 在 以致 重新 使 回 路 受 到激振 ， 出噪声 。 发
起 。流体诱发的振动能量 以结构传播振动和流体传播
振 动形 式 向相关 的机械 部 件 传 递 ， 在那 里 产 生 振 动 并 和噪声 。
１ １ 液压 泵的 流体噪 声 ．
境， 而且 缩短 了元 件 寿命 ， 至 导 致 系 统 的误 动 作 ， 甚 严
重 影 响了 系统性 能 。 因此 ， 究 和分 析 液 压 噪声 和振 研
Ｌ ｉｎ，Ｌ ＩＪａ ＩＹｉ
（ 广西柳工机械股份有 限公 司， 广西 柳州
浅谈汽车变速箱振动故障分析与诊断
浅谈汽车变速箱振动故障分析与诊断作者：丁帅来源：《科学与财富》2018年第16期摘要：本文主要围绕汽车变速箱振动故障分析以及诊断展开剖析，进而在此基础上对变速箱的实验检测系统组成、变速箱震动信号、变速箱壳体振动特征进行简要的分析。
笔者希望通过以上内容层面的分析，来提升汽车变速箱震动的安全性。
关键词：汽车；变速箱；震动故障；分析；诊断引言：汽车当中尤为重要的组装硬件是发动机与变速箱，在汽车行驶的过程当中不论一个受到损伤或者是产生故障，到会造成不可挽回的后果。
发动机故障是驾驶人员在驾驶之中的常见问题，进而对其故障的原由都较为了解，在发动机产生故障仪表盘的发动机故障灯就会点亮，进而提醒驾驶人员注意发动机的状况。
但是驾驶人员对于变速箱的接触较少，进而对其缺少应有的应对知识，此外汽车变速箱是一个自由多变的弹性震动系统，其在应用中易受到各种激振力，进而促使变速箱本身发生复杂振动，同时在高速的运作之下变速箱极其容易发生振动故障，基于此笔者对汽车变速箱振动故障进行分析于诊断。
1.实验测试系统组成汽车变速箱的测试系统如下图1所示，同时在测试系统当中对于测试点的布置要始终坚持以下几点原则：第一，能在变速箱产生形变之后，对实验频段之中所进行的全部模拟形态的变形特征进行阐述于展示；第二，确保变速箱振动故障位置的周围包含一个或者几个测试点，同时在变速箱壳体之上还要准确的放置63个结构点视作响应点，此外在每个不同的测试组当中包含10个结构点，每个结构点需要沿着横向、轴向以及垂向三个方向进行测量，共计算出190个测量振动信号数据，总共会被划分为七个小组同时进行有效的测试，而实际变速箱现场测试部分测试点分布如下图2[1]。
2.变速箱振动信号分析2.1 振动信号分析变速箱测试振动信号是利用的三维功率谱，这是由于三维功率谱在利用中能充分的了解振动能量的实际频率分布，进而在变速箱的基础上避免振动对其的干扰，并减少振动所产生的破坏能量。
关于汽车变速箱噪声源识别及异响控制分析
关于汽车变速箱噪声源识别及异响控制分析摘要：对于变速箱噪声的鉴别方法展开了深入分析，论述了危害变速箱噪声的影响因素，而且给出了操纵变速箱噪声的办法，通过控制噪声源和应用吸音材料，有效降低了汽车噪声。
关键词：汽车变速箱噪声源识别噪声控制引言在汽车诸多零部件中，变速箱是非常重要的一个，它具有齿轮传动比一定及其传动系统扭矩大等优点，主要作用是给汽车给予调速并增加扭距的功效。
变速箱对汽车有重要作用，其运行情况会让汽车的整体性能导致比较大的影响，必须保证变速箱的运行正常的，并且通过变速箱的噪音可以对变速箱的运行情况开展直观地分辨，所以其变成了分辨变速箱运行情况的关键因素。
1变速箱噪声的识别1.1噪声源的识别方法当前识别汽车噪声源的方法主要包括以下三种。
1）铅覆盖法。
铅覆盖法是指通过将铅完全覆盖到物体表面，然后进行噪声源的识别。
这种方法受到环境的影响比较大，需要在消音室内进行。
2）表面声强测量法。
这是一种新兴的噪声源识别方法，其主要是通过测量空气质点的振动速度来进行噪声源的识别，其利用声强互谱关系式来进行测量，具有很高的测量精度，而且具有受到环境影响小的优点，因此不需要特殊的测量环境，在普通的测量环境下就可以测量噪声的分布情况。
但是其缺点也比较明显，就是所需要的设备价格昂贵，因此应用这一方法需要较高的成本。
3）表面振动测量法。
这是一种发展十分迅速的噪声源识别方法，其主要是通过收集汽车动力总成的表面振动数据，然后进行大量的数据运算，从而计算出动力总成的噪声辐射大小。
这一方法所获取的数据还能够给动力总成的设计工作提供数据参考。
这种方法在确定噪声强度过程中，需要通过大量数据来进行估算，但是其测量的精度还是比较高的，能够达到一般噪声识别的要求。
而且，随着计算机技术的快速发展，数据的计算和分析工作可以交给计算机来完成，从而简化了这一方法的过程，而且提升了结果的可靠性。
另外，这一方法还具有测量成本低以及环境要求低等优点，得到了越来越广泛的应用。
浅谈汽车变速器的振动与噪声测试
266理论研究1 引言 一辆汽车出现振动和噪声现象会对开车人员产生极大的影响，解决汽车的振动和噪声问题对于汽车产业的发展具有重大的意义。
由于汽车变速器的好坏在很大程度上能够降低汽车的振动和噪音的产生，所以我们必须加深对汽车变速器的探究。
但是汽车变速器本身结构非常的复杂，而且还要与汽车兼容，所以研究汽车变速器不是一件简单的事情。
本文通过对汽车产生振动和噪音的现象分析产生的原因，再通过这一系列原因提出如何减少汽车变速器振动和噪声的方法。
2 汽车变速器产生振动和噪声的原因 汽车变速器的结构是非常复杂的，主要包括三个部分，轴承、齿轮和箱体。
要研究汽车变速器的问题，我们可以从变速器的三个组成部分出发。
变速器在装配的过程中就出现组装上的问题，另外汽车在运动的过程中，变速器是处在一直工作的状态，在这个过程中也可能出现各种各样的问题。
（1）汽车变速器轴承故障。
汽车变速器的轴承对汽车的振动有很大的影响，一个坏的轴承可能会造成汽车强大的振动。
汽车的振动不仅会对开车人员造成一定的影响，而且还会影响汽车其他零配件的功能，造成其他零配件的移位或损坏等等。
所以对一辆汽车变速器轴承的检测是十分重要的，但是现阶段对汽车变速器轴承的检测的费用是极其高昂的，所以有效的检测出汽车变速器轴承的故障十分的迫切和重要。
这也是当下汽车研发人员比较关注的问题，当汽车的变速器轴承出现故障，如果不能及时有效的诊断出轴承的故障，会对汽车造成极大的损害。
（2）齿轮间的摩擦。
汽车在运动的过程中，汽车变速器的齿轮是处于一直转动的状态，而齿轮与齿轮之间就避免不了相互之间的摩擦。
同时齿轮在摩擦和碰撞的过程中也会给自身一个力的作用，造成自身的振动。
这俩个原因都会造成汽车的振动以及产生噪声。
同过齿轮产生噪声的大小跟齿轮转动的频率有关，当转动频率越来越大时，产生的噪声也都会越来越大。
当齿轮转动的频率与齿轮的固有频率相等时，产生的噪声会非常的大，而且对齿轮会造成非常大的损害。
变速箱噪声调研
1.变速箱振动与噪声产生机理：汽车变速器总成由齿轮、传动轴、轴承、同步器及箱体等零部件组成。
由于在制造和装配过程中存在着误差以及负荷等外部因素变化的影响,它们在工作时将产生振动,同时向空气中辐射噪声。
该噪声由两部分组成:一部分是箱体内零件产生的噪声通过箱体辐射到空气中形成的空气声;另一部分是箱体受到激励而产生振动向空气中辐射的固体声。
空气声和固体声构成了变速器的总噪声。
2.变速器振动产生机理实验结果表明,齿轮是变速器总成的主噪声源,齿轮啮合过程中的摩擦和冲击是齿轮产生振动和噪声的主要原因。
齿轮系统的动态激励有内部激励和外部激励两类。
上述情况可以归结为齿轮啮合时的动态激励。
由此可见,除了外部原因以外,轮齿误差、齿轮啮合变形等产生的齿轮动态激励是齿轮产生振动和噪声的主要原因。
内部激励是齿轮传动与一般机械的不同之处,它是由于同时啮合对数的变化、轮齿的受载变形、齿轮误差等引起了啮合过程中的轮齿动态啮合力产生的,因而即使没有外部激励,齿轮系统也会受这种内部的动态激励而产生振动噪声。
外部激励是指除齿轮啮合时产生的内部激励外,齿轮系统的其它因素对齿轮啮合和齿轮系统产生的动态激励。
如齿轮旋转质量不平衡、几何偏心、原动机(电动机、发动机等)和负载的转速与扭矩波动、以及系统中有关零部件的激励特性,如滚动轴承的时变刚度、离合器的非线性等。
在这些因素中质量不平衡产生的惯性力和离心力将引起齿轮系统的转子祸合型问题,它是一种动力祸合型问题。
对于几何偏心,它引起啮合过程的大周期误差,是以位移形式参与系统激励的。
齿轮的内部激励包含三种形式:刚度激励,误差激励和啮合冲击激励。
刚度激励就是指齿轮啮合过程中啮合综合刚度的时变性引起的动态激励。
一般来说,齿轮轮齿啮合的重合度大多不是整数,啮合过程中同时参与啮合的轮齿对数随时间作周期变化;此外轮齿在从齿根到齿面啮合的过程中,弹性变形也不相同。
这些因素引起了齿轮啮合综合刚度的变化。
轮齿啮合误差是由齿轮加工误差和安装误差引起的,这些误差使齿轮啮合齿廓偏离理论的理想啮合位置,破坏了渐开线齿轮的正确啮合方式,使齿轮瞬时传动比发生变化,造成齿与齿之间碰撞和冲击,产生了齿轮啮合的误差激励。
浅谈汽车变速器NVH的测试分析
档 位齿 的 啮合阶 次计算 如 下公式 ：
Ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ＝Ｚ １ （ ２ ）
式 中 ，ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ 为某档 位 的啮合 阶次 ， Ｚ 为某 档位 主动 齿 的齿数 主减速 器齿 轮啮 合阶 次计算 ：
兽
、
簧 板 嗵∈
速度 ／ （ ｄ ｍｉ ｎ ）
图 １ 啸 叫噪 声
・ ３ ２・
汽
齿
科
技
２ ０ １ ３笠
１ ． １ 变 速器 啸叫产 生 的原 因
齿 轮啮 合动态 激励 是齿 轮系 统产 生振动 和 噪声 的主 要 原因 。齿轮动 态激 励主 要分 为三种 ： 刚度 激励 、 误差激 励 和 啮合冲 击激 励 。一 般来 说 影响 齿轮 振动 噪 声的 因素 中 ，齿 形齿 向 的误 差影 响最 大 ，或 者从 某种 意义 上 讲 ，齿轮 振动 噪 声 的影 响 以一定 的形 式反 映在 齿 向齿 形上 。
两种 方 式传 递至 车厢 内 。例 如 ：① 齿轮 啮合 啸 叫— — 壳 体结 构振 动— —传 递 路径 上产 生共 振
— —
整车 悬置— —整 车振 动—— 车 内噪音 ；② 齿轮 啮合 噪音—— 壳体辐射 噪音— — 车 内噪音 。
（ 由于测 试过 程 中主观判 断为 空气传 递 ， 因此 在测试 过程 中不 考虑 壳体 的振动 因素 ） 。
３ 测 量 方 法和 分析
３ ． １ 测 试仪 器及 设备 本测 试采 用 Ｈ ｅ ａ ｄ公司 噪声振 动方面 的软 硬件 。 噪 声信 号用 Ｇ Ｒ ＡＳ公 司 的专用麦 克风 拾取 信 号 ，而 信号 采集 由 Ｓ Ｑ ｕ ａ ｄ ｒ ｉ ｇ ａ便携 式 四通 道采 集前 段 ，信 号 分析软件 为 Ａ ￣ ｅ ｍｉ ｓ 后 处理 分析
变速箱振动与噪声分析
动和噪声有很大影响，测得的某些峰值应是由于齿轮 的啮合频率与壳体的频率非常相近时，引起了共振，特 别是常啮合齿轮的啮合频率 695 Hz 的 3 倍频率 2 085 Hz 和箱体的模态频率 2 083 Hz 非常相近，因而引起了 很大的振动和噪声。
参考文献 [1] 李联玉，马孝江，蔡庆喜“. 以振代噪”在汽车变速箱性检测
0引言
变速箱主要经齿轮啮合达到变速、增加扭矩的作
用，齿轮系经轴承安置在壳体上。实验证明，齿轮、轴
承、壳体是变速箱振动和噪声的主要来源 。 [1] 分析变
速箱的振动和噪声的产生机理，应该首先着重分析齿
轮、轴承、箱体的振动。
1 变速箱振动和噪声现象及初步分析
讨论的变速箱是我公司设计的一款大扭矩多挡位
变速箱，它由主箱、副箱两段式结构组成、性能优越，但
i
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（1）
式中：Z 为齿轮齿数；i 为频率的谐波，i=1，2，3…。
对于有固定齿圈的行星轮系，其啮合频率为：
fZ =
Z
r
(nr ± 60
n
c)
i
.
(2 )
式中: Zr 为任一参考齿轮的齿数；nr 为参考齿轮的转
速(r/min)；n c 为转臂的回转速度(r/min)，方向相反时，
取正号；i 为频率的谐波，i =1，2，3…。
2）齿轮编号表：本实验变速箱中各档齿轮编号见
图 1。
3）齿轮啮合频率计算：根据式（1）及（2），按图 1
齿轮编号算得齿轮的啮合频率，见表 1。由于 6 档、7
档、8 档、9 档、10 档时，各齿轮的啮合频率除 14、15、16 号齿轮的为 0 外，其余均与 1 档、2 档、3 档、4 档、5 档对 应相同。
噪声分析在变速箱在线质量检测中的应用效果
噪声分析在变速箱在线质量检测中的应用效果摘要：随着社会物质文明和精神文明的进步，人们对汽车的性能、环境保护、减少噪声污染等方面提出了越来越高的要求。
本文首先概述了变速箱噪音的组成与来源，分析了变速箱中噪声检测的常规措施，然后从理论与案例方面探讨了噪声分析在变速箱在线质量检测中的应用效果。
关键词：噪声分析；变速箱；在线质量检测随着汽车工业的迅猛发展，给人们生活水平带来了极大的便利，但是也造成了极大的问题。
比如交通阻塞、空气污染、能源问题以及噪声问题等，其中噪声问题，越来越受到人们的关注。
变速箱以其传动比固定、传动力矩大、结构紧凑等优点，使之成为汽车的关键性传动部件之一，其工作是否正常涉及到整个机器或机组的工作性能。
但是在变速箱工作时，可产生一定的噪音。
轻微可以使人的听力下降，严重时会导致听力丧失。
变速箱工作形式和结构的复杂性，又使得它容易引发故障，因此变速箱的检测在动力机械工程中占有重要的地位。
本文具体探讨了噪声分析在变速箱在线质量检测中的应用效果，现报告如下。
1 变速箱噪音的组成与来源 1.1 变速箱噪音的组成随着人们生活水平的提高，消费者对汽车的安全性，舒适度及噪声控制也越来越高，降低噪声也成为汽车企业提高竞争力的重要指标。
变速箱噪音主要分为结构噪声和辐射噪声两种，结构噪声主要由齿轮系统本身的振动引起的，而辐射噪声是通过振动时同周围的空气相互作用引起的噪音，其中变速器箱体的辐射噪声占变速箱整体噪声的90%左右。
1.2 变速箱噪音的来源1.2.1 空气动力性噪声在空气动力机械中，空气动力性噪声一般高于机械性噪声，而且影响范围广、危害也大。
空气动力性噪声是气体的滚动或物体在气体中运动，引起空气的振动而产生的。
1.2.2 机械性噪声机械性噪声是由固体振动产生的，在冲击、摩擦、交变应力或磁性应力等作用下，引起机械设备中的构件及部件碰撞、摩擦、振动，而产生机械性噪声。
1.2.3 电磁噪声电磁噪声属于机械性噪声，在电动机和发电机中，电磁噪声是由交变磁场对定子和转子作用产生周期性的交变力，引起振动产生的。
一种用于变速器测试噪声与振动检测的判断方法[发明专利]
![一种用于变速器测试噪声与振动检测的判断方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/0281fd0d81c758f5f71f6739.png)
专利名称：一种用于变速器测试噪声与振动检测的判断方法专利类型：发明专利
发明人：林宝全,李扬,贾志永,秦玺,黄朔,朱岚清,缪立鑫,邵帅,崔凯旋,杨博进,姚国本,于刚,曹国相,董晓亭,张顺利申请号：CN201810981586.2
申请日：20180827
公开号：CN109187007A
公开日：
20190111
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种用于变速器测试噪声与振动检测的判断方法，属于变速器的性能测试领域，其技术要点是：通过时间判断、波形判定、波形曲线和阶次分析曲线四种方式来辅助判断变速器齿轮的状态和变速器总成的哨音情况，从而判断出变速器的故障件。
本发明通过以上四种方式对变速器的振动与噪声进行辅助判断，产生噪声和震动的变速器齿轮或变速器的其它故障件进行检测，可快速地寻找出变速器的故障件，再直接进行故障零件更换，更加直接有效，结合整机测试结果，双重把控产品质量，直接锁定故障件，为返修提供便利。
申请人：哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司
地址：150060 黑龙江省哈尔滨市开发区哈平路集中区征仪南路6号
国籍：CN
代理机构：哈尔滨市伟晨专利代理事务所(普通合伙)
代理人：沈丽
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变速箱振动与噪声故障的自动诊断方法
变速箱振动与噪声故障的自动诊断方法袁群星【摘要】在前人对振动与噪声信号诊断故障基础上,对正常状态下变速箱运行情况、噪声故障以及振动信号进行数据分析,通过几何误差分析以及典型故障系统振动、噪声信号峰与图像特征,对相关识别技术进行数据参数提取,分析振动和噪声故障诊断方法.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】3页(P136-138)【关键词】变速箱;振动;噪声故障;自动诊断【作者】袁群星【作者单位】芜湖万里扬变速器有限公司,芜湖 241007【正文语种】中文目前，企业变速箱故障诊断方法比较多，但常见的两种方法分别是振动和噪声信号诊断法。
变速箱齿轮在转动过程中会发生振动，当发生故障时，其振动幅度、噪声大小以及相应的形态会发生明显改变，因此可以通过振动和噪声信号中的一些信息进行故障检测。
当机器正常运转时，能够对变速箱运行状态以及所产生的故障源进行深入分析，进而能够准确判断故障位点，为变速箱正常运行以及日常保养维修提供参考依据。
目前国内外研究学者针对变速箱的故障诊断已经有了很多理论结果，而大多数是针对直齿轮的研究，并且在正常齿轮上多采用单一典型故障分析，虽然能够在短时间内获取故障信息，但对变速箱轴承、箱体、转轴以及直齿轮等零件故障研究力度还不足，从而与实际生产中齿轮传动机发生故障还存在一定差异，需要进一步对变速箱故障诊断采用有效分析技术方法。
本文以EQ-140型号变速箱为研究对象，在自然状态下，将斜直齿轮作为故障齿轮，采用振动和噪声信号诊断技术对常见故障进行深入研究。
1 应用振动与噪声信号诊断齿轮故障的理论分析当变速箱齿轮处于非脱啮状态时，其振动方程如式（1）所示。
式中，x为沿啮合线方向上的相对位移；m为齿轮副等效质量；c为阻尼系数；k为刚合刚度；E（t）为齿轮弹性以及自然误差导致的组动齿轮和从动齿轮在啮合齿方向上出现的相对位移。
可将E（t）分解为两个部分，第一是处于额定状态下的平均静弹性形变；第二是处于误差或某种故障而导致两齿轮间沿啮合线的相对位移，也被称为是故障函数，如式（2）所示。
变速器的振动、噪声测试
变速器的振动、噪声测试
段昔凡;陈明
【期刊名称】《现代零部件》
【年(卷),期】2009()12
【摘要】国内对手动机械式汽车变速器（以下简称MT）疲劳寿命试验,关注的参数主要有转矩、转速、时间和油温等,而很少涉及MT在疲劳寿命试验前和试验后对各挡位齿轮振动和噪声的测试对比分析,这在一定程度上降低了对变速器质量的监控。
本文以实例介绍一种疲劳寿命试验中振动和噪声的测试方法。
【总页数】3页(P36-38)
【关键词】变速器;疲劳寿命试验;振动;噪声
【作者】段昔凡;陈明
【作者单位】格特拉克(江西)传动系统有限公司赣州分公司
【正文语种】中文
【中图分类】U463.212;TM343.1
【相关文献】
1.汽车变速器的振动与噪声测试方法探讨 [J], 张博强;
2.汽车变速器的振动与噪声测试方法探讨 [J], 张博强
3.汽车变速器的振动与噪声测试方法初探 [J], 李正旭;张志达
4.浅谈汽车变速器的振动与噪声测试 [J], 刘慧;胡建中;汤永旸
5.汽车变速器模态分析及振动噪声测试研究 [J], 安康;
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i
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（1）
式中：Z 为齿轮齿数；i 为频率的谐波，i=1，2，3…。
对于有固定齿圈的行星轮系，其啮合频率为：
fZ =
Z
r
(nr ± 60
n
c)
i
.
(2 )
式中: Zr 为任一参考齿轮的齿数；nr 为参考齿轮的转
速(r/min)；n c 为转臂的回转速度(r/min)，方向相反时，
取正号；i 为频率的谐波，i =1，2，3…。
2.2 变速箱壳体的有限元分析
图 2 变速箱箱体有限元模型
1）建立数学模型：对变速箱壳体，建立三维数学
收稿日期：2011-08-04；修回日期：2011-10-06 作者简介：董晓露（1979-），女，山西浑源人，工程师，硕士，主要从事变速箱设计工作。E-mail: Dongdong197966@.
·53·
第 1 期（总第 125 期）
机械管理开发
2012 年 2 月
模型，并划分网格，见图 2。 2）变速箱壳体的模态分析：应用租用的 OptiStruct
软件，在箱体离合器壳止口面附加零位移约束，计算其 模拟试验状态的箱体约束模态，它的前 8 阶模态频率 见表 2。
表 2 变速箱箱体的前 8 阶约束模态频率
在试验时发现了异常的振动和噪声；对其原因进行分
析，发现有些齿轮啮合频率的倍频与壳体约束模态频
率相近时，在测试振动和噪声信号功率谱中相同频率
处出现峰值，引起变速箱的异常振动和噪声。
2 振动和噪声现象的发生原因详细分析
2.1 变速箱中齿轮啮合频率计算
1）定轴系中，齿轮的啮合频率为[2]:
fZ =
nZ 60
动和噪声有很大影响，测得的某些峰值应是由于齿轮 的啮合频率与壳体的频率非常相近时，引起了共振，特 别是常啮合齿轮的啮合频率 695 Hz 的 3 倍频率 2 085 Hz 和箱体的模态频率 2 083 Hz 非常相近，因而引起了 很大的振动和噪声。
参考文献 [1] 李联玉，马孝江，蔡庆喜“. 以振代噪”在汽车变速箱性检测
第 1 期（总第 125 期） No.1（SUM No.125）
机械管理开发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
2012 年 2 月 Feb.2012
变速箱振动与噪声分析
董晓露
（中国重汽集团大同齿轮公司 技术中心，山西 大同 037305）
摘 要：分析了某变速箱试验时的异常振动和噪声原因。先对一台样机测试其各挡稳定过程的振动和噪声信号， 再对测得的信号进行功率谱密度分析。之后，运用 Pro/Engineer 建立了变速箱壳体的实体模型，并用 OptiStruct 软 件 进 行 了 壳 体 前端面加零位移约束的模态分析;计算了各挡齿轮的啮合频率，分析了壳体的模态频率与齿轮啮合 频率对振动和噪声信号功率谱中峰值的影响。最后根据分析结果，提出对壳体的改进建议，以达到变速箱减振降 噪的目的。 关键词：变速箱；振动和噪声；齿轮啮合频率；壳体模态 中图分类号：TB533+.2 文献标识码：A 文章编号：1003-773X（2012）01-0053-02
模态序号
12345678
模态频率/Hz 1 582 1 823 1 986 2 083 2 356 2 396 2 576 2 596
2.3 试验测得的振动与噪声信号频谱分析 在变速箱上布置 4 个测点，对 12 个挡的 4 个加速度
信号，分别计算功率谱的均值，共得 12 个均值图，见图 3。
3 改进建议 根据分析，对壳体材料建议把原来的铸铁材料改
0引言
变速箱主要经齿轮啮合达到变速、增加扭矩的作
用，齿轮系经轴承安置在壳体上。实验证明，齿轮、轴
承、壳体是变速箱振动和噪声的主要来源 。 [1] 分析变
速箱的振动和噪声的产生机理，应该首先着重分析齿
轮、轴承、箱体的振动。
1 变速箱振动和噪声现象及初步分析
讨论的变速箱是我公司设计的一款大扭矩多挡位
变速箱，它由主箱、副箱两段式结构组成、性能优越，但
中的应用研究[J]. 机床与液压，2004（7）：156-157. [2] 李联玉.汽车变速箱在线性能检测及声振控制的应用研究
[D]. 大连：大连理工大学硕士学位论文，2004：24-29.
Study on Analysis and Testing of Vibration and Noise of Vehicle Gearbox
DONG Xiao-lu
(China National Heavy Duty Truck Group Datong Gear Co.,Ltd, Technology Center,Datong 037305,China) Abstract：Make the gearbox as the research object, after it produced abnormal vibration and noise in the test, the reason is analyzed. The vi⁃ bration and noise signal of its stable process of all speed were tested, testing signal power spectrum distribution were analyzed. Use Pro/Engi⁃ neer to establish a physical model of gearbox housing, than use software OptiStruct to get its restrict mode of plusing zero displacement on the former surface of the housing. Also the frequency of each gear seshing gears is calculated, the influence of the frequency with the measured vi⁃ bration and noise signal power spectrum is analyzed. Finally, based on the analysis，get the improved advice of the housing，to reach the pur⁃ pose of reducing vibration and noise of the gearbox. Key words：gearbox; vibration and noise；gear meshing frequency；mode of housing
图 1 齿轮编号图 表 1 齿轮啮合频率计算结果
挡位 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 695 695 542 542 472 472 351 351 297 297 282 282 282 115 115 115 2 695 695 542 542 472 472 351 351 297 297 282 282 282 285 285 285 3 695 695 542 542 472 472 351 351 297 297 282 282 282 208 208 208 4 695 695 542 542 472 472 351 351 297 297 282 282 282 331 331 331 5 695 695 542 542 472 472 351 351 297 297 282 282 282 373 373 373 R 695 695 542 542 472 472 351 351 297 297 282 282 282 116 116 116
2）齿轮编号表：本实验变速箱中各档齿轮编号见
图 1。
3）齿轮啮合频率计算：根据式（1）及（2），按图 1
齿轮编号算得齿轮的啮合频率，见表 1。由于 6 档、7
档、8 档、9 档、10 档时，各齿轮的啮合频率除 14、15、16 号齿轮的为 0 外，其余均与 1 档、2 档、3 档、4 档、5 档对 应相同。
由式（1）与式（2）可知，齿轮副中的两个齿轮的啮
合频率是相同的。当齿轮的转速变化时，啮合频率也
随之而变，并且随着转速的升高，齿轮噪声增大。这是
判断齿轮啮合频率的两个基本原则。再者，齿轮的啮
合频率往往呈二次、三次等高次谐波出现在频谱中。
齿轮噪声随转速增加而增加，但不是线性关系；转速越
高，噪声随转速升高而上升的越缓慢。
为压铸铝材料，改进后壳体的前 8 阶模态频率,见表 3。新壳体与铸铁壳体的模态完全不同，其模态频率与 本变速箱齿轮的啮合频率基本也重合，改进后的壳体 在试验时没发生异常的噪声和振动，效果良好。
表 3 改进变速箱箱体的前 8 阶约束模态频率
模态序号
123456 7
8
约束模态频率（Hz） 482 563 645 750 865 996 1 025 1 134
·54·
4 结束语 本文从某变速箱试验时发现的振动与噪声问题
图 3 十二个挡的功率根据试验测得的数据与计算有限元分析的结果，
齿轮的啮合频率和壳体的固有频率，都对变速箱的振
出发，对变速箱中齿轮的啮合频率及其壳体的约束模 态频率进行了分析，找到发生问题的原因，并提出改进 措施，解决了实际生产中的问题。