2011005646_噪音振动分析系统在变速器校验台上的应用
变速器结构的噪声与振动特性分析与控制方法研究现状与应用
变速器结构的噪声与振动特性分析与控制方法研究现状与应用现代汽车的变速器是车辆动力传递系统的核心部件之一，它不仅对车辆的性能和燃油经济性有着重要影响，还直接影响乘坐舒适性和驾驶者的使用体验。
然而，由于变速器的工作原理和结构特点，其运行过程中常常伴随着噪声和振动问题。
本文将对变速器结构的噪声与振动特性进行分析，并探讨一些常用的控制方法的研究现状与应用。
一、噪声与振动的来源与表征1. 噪声的来源与类型分析变速器噪声主要来自于齿轮传动和轴承，其产生的噪声类型可以分为齿轮噪声、轴承噪声和振动噪声等。
其中，齿轮噪声是最主要的噪声来源，其产生的原因主要包括齿轮间啮合时的撞击与滑移、齿轮的几何误差和动力传递过程中的冲击振动等。
2. 振动的表征与评价指标振动是变速器中普遍存在的问题，其主要通过振动加速度、速度和位移等物理量进行表征。
常用的振动评价指标包括峰值加速度、频谱分析、总振动值以及各种阻尼比、稳态振幅比等。
二、变速器结构的噪声与振动分析方法1. 有限元模态分析有限元模态分析是一种分析变速器结构振动特性的有效方法。
通过对变速器结构进行有限元建模，并进行模态分析，可以得到变速器在不同激励下的固有频率、模态形态以及固有振型等信息，从而为后续的振动控制提供依据。
2. 振动力学分析通过振动力学分析，可以研究变速器结构在工作过程中的振动响应。
该方法采用传递矩阵法或通过分析变速器的振动幅值、相位角等参数，确定振动源的位置和路径，并进一步预测和分析变速器结构的振动特性。
三、变速器结构的噪声与振动控制方法研究现状与应用1. 结构优化设计通过优化变速器结构，改善其动态性能和减小噪声振动问题是一种常用的控制方法。
例如，可以通过改善齿轮副的几何形状、选择合适的材料和加工工艺，从根本上减小齿轮噪声和振动。
2. 隔振控制技术隔振控制技术是一种有效的噪声与振动控制方法，它通过减小变速器与车辆其他部件的振动传递，达到降低噪声和振动的目的。
减速器产品声振分析及噪声控制技术
减速器产品声振分析及噪声控制技术减速器是一种重要的机械设备，广泛应用于各个行业中的机械传动系统中。
然而，减速器在运行过程中可能会产生噪声和振动，给工作环境和人们的健康带来负面影响。
因此，声振分析和噪声控制成为设计和优化减速器产品重要的一环。
本文将讨论减速器产品声振分析及噪声控制技术，为减速器的设计和生产提供一定的参考。
一、声振分析声振分析是研究减速器产品振动和噪声产生机理及其传播途径的过程。
通过声振分析，可以深入了解减速器产品产生噪声和振动的原因，并为后续的噪声控制技术提供依据。
1.振动分析减速器的振动主要由齿轮啮合及轴承运动引起。
振动分析可以通过加速度传感器或振动测量仪进行测量。
通过获取振动信号并进行分析，可以得到减速器在运行过程中的振动情况，并识别存在的问题。
2.噪声分析减速器的噪声主要源于齿轮啮合、轴承摩擦和机械共振等因素。
噪声分析可以通过声音测量或声学模拟软件进行。
通过测量噪声频谱和声压级，可以确定减速器在运行过程中噪声的频率特性和强度，为噪声控制提供依据。
二、噪声控制技术减速器产品的噪声控制是减速器设计和制造过程中的重要环节。
下面将介绍几种常用的噪声控制技术。
1.结构优化通过结构优化可以降低减速器产品的噪声。
在设计过程中，可以针对减速器存在的振动和噪声问题，采用抗振动设计方法，如采用减振装置、减振材料等，减少振动的传播和噪声的产生。
2.材料选择减速器产品的材料选择也对产品噪声的控制起着重要作用。
合理选择低噪声的材料，如低噪声齿轮材料、低噪声轴承等，可以降低减速器的噪声产生。
3.精度控制减速器产品的制造精度对噪声控制有很大影响。
采用高精度的加工设备和工艺，严格控制产品加工精度，可以减少齿轮啮合时的振动和噪声，提高产品的整体质量。
4.降噪装置在减速器产品的设计和制造过程中，可以加装降噪装置来控制噪声。
常见的降噪装置包括吸声材料、消声器等。
这些装置可以吸收和消除噪声的产生，减少噪声对周围环境的影响。
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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变速器故障诊断技术与应用
变速器故障诊断技术与应用本文从变速器的故障的原因进行分析，主要探究变速器故障产生的主要特点，结合变速器的降噪测试进行分析，希望能够通过变速器的振动信号来判断整体的动态特征。
以下主要结合变速器的故障源产生来探究，通过工程技术手段的应用，来提升变速器故障诊断技术在实际应用中的效果。
标签：变速器；故障诊断；信号分析0 引言变速器在机械动力结构的传动当中非常重要，能够直接影响到整体系统运作的稳定性，在调节速度和平衡状态的作用下有着很大的帮助。
所以变速器能够直接通过对其运作状态的检测，来判定变速器的故障。
结合机械系统的运行原则，通过平稳状态下的安全问题研究分析进行测定。
1 变速器振动噪声信号技术分析通常来讲，变速器的振动噪声信号都是较为复杂的，以下结合实际情况进行重点分析。
在变速器的传动当中，采用啮合齿轮来协调波长的变化，结合载波信号的波长范围，达到共振输出的效果。
如果变速器的整体频率和单位面积中的信号受到共振调制的影响，那么其就会产生一定的噪声信号。
对滚动轴承中拥有的固有信号进行控制，实现载波信号的输出监控，完善输出检测的振动信号，通过转换控制来进行频率之间的协调作用。
2 故障信号特征诊断技术分析通过变速器的信号频段进行处理，采用简单的方式显然不能够掌握故障信号的特点，但是在经过信号处理的判断时，必须要通过多种因素之间进行探究。
所以在进行多种情况的判断时，就必须经过变速器的故障信号来确认齿轮制造过程中的损坏和差异等信息，以及箱体的共振等因素。
平衡轴承的弯曲程度，通过协调不同故障信号，来判断轴承之间的故障源，分析不同信号的处理方式。
2.1 齿形误差故障信号特征通过齿形啮合频率以及载波频段的影响，来判断信号输出频率和整体调节参数之间的变化，或者按照整体齿形结构的调节方式，来减少齿形带来的故障信号判断失误。
齿轮结构磨损的影响，必须受到平衡结构的变化，来进行信号检测的协调控制。
在軸曲面结构的弯曲结构的参数变化中，通过故障信号的检测来进行有效判定识别。
浅析变速箱疲劳寿命试验中振动、噪音测试的运用
浅析变速箱疲劳寿命试验中振动、噪音测试的运用【摘要】本文简要地概述了手动机械式汽车变速箱疲劳寿命试验中振动、噪声的测试方法，并对相关步骤做了较为详细的介绍。
关键词：变速器疲劳寿命试验振动噪声1. 概述国内对手动机械式汽车变速箱（以下简称M/T）疲劳寿命试验，其关注的参数主要有扭矩、转速、时间和油温等，而很少涉及M/T在疲劳寿命试验前和试验后对各档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箱质量的监控。
本文介绍一种对疲劳寿命试验中振动和噪声的测试方法的实例，为大家全面了解M/T疲劳寿命试验提供一些参考。
2. 振动标准规定（不同变速箱一般有不同的规定，限于篇幅，本文以一款后驱变速箱三档齿轮副和五档齿轮副为例）各变速档位做加、减速运转时，不允许有冲击、卡滞、轴承噪声、拨叉噪声等异常噪声，并且各齿轮副啮合一次振动要满足以下的振动标准。
2.1齿轮啮合一次振动允许程度（质量下限等级）三档速度齿轮啮合一次振动等级图1 五档速度齿轮啮合一次振动等级图22.2 图（1）、图（2）振动等级标准应保证下列所有项目均在公差范围内 (图3)振动加速度超出部分（G）：G≤3（dB）［G（dB）=20×log G（m/s2）5］车速超出部分（V）：V≤3（km/h）面积超出部分（G×V）：G×V≤5（dB·km/h）整个车速范围内的局部超出部分的总面积（S）：S ≤整个测定车速范围（km/h）×3（dB）5其中图33. 试验设备及设置3.1试验场所选择噪声、噪声反射影响小的地方及地面，设备装置等的振动不影响被测量M/T的地方，测量场地周围2米之内不得放置障碍物，测量试验台与墙壁之间的距离不得小于2米。
3.2 M/T的驱动及动力吸收（1）加速侧用同被测量M/T组合在一起的发动机或直流电力测功机驱动，用直流电力测功机或电涡流测功机吸收动力。
（2）减速侧则跟（1）项相反，用测功机驱动，发动机或直流电力测功机驱动全闭，加大电涡流测功机的惯量，通过惯性驱动。
基于底盘综合试验台的汽车变速器噪声检测研究的开题报告
基于底盘综合试验台的汽车变速器噪声检测研究的开题报告一、选题背景和研究意义汽车变速器是车辆动力系统中的核心零部件之一，影响着车辆的驾驶性能、安全性能和乘坐舒适性。
然而，随着汽车工业的发展和市场的竞争，对汽车变速器噪声的要求也越来越高，因此对汽车变速器的噪声进行检测研究已成为当前汽车工业发展的重要课题。
传统的汽车变速器噪声检测方法多采用试车场、路试等方式，这种方法无法精确定位噪声来源和噪声传递路径，而且工作条件受外界干扰较大，容易受到误差的影响。
基于底盘综合试验台的汽车变速器噪声检测方法克服了传统方法的缺点，可以对汽车变速器的噪声进行精确定位和分析，是当前汽车变速器噪声检测的主流方法之一。
本研究旨在基于底盘综合试验台，开展汽车变速器噪声检测研究，探究汽车变速器噪声的来源、传递路径和控制方法，为汽车工业提供可靠的汽车变速器噪声检测手段。
二、研究内容和方法（一）研究内容1.分析汽车变速器噪声的来源和传递路径；2.建立基于底盘综合试验台的汽车变速器噪声检测系统；3.开展汽车变速器噪声试验并进行数据分析；4.评价汽车变速器噪声的控制效果。
（二）研究方法1.文献调研，分析汽车变速器噪声的特点、来源和传递路径；2.建立基于底盘综合试验台的汽车变速器噪声检测系统，包括底盘试验设备、噪声测试设备和数据采集分析系统；3.通过试验方法，对各种不同工况下的汽车变速器噪声进行测试；4.利用实验数据，分析汽车变速器噪声的特征和控制方法效果，评价汽车变速器噪声的控制效果。
三、预期成果和创新点（一）预期成果1.建立基于底盘综合试验台的汽车变速器噪声检测系统；2.分析汽车变速器噪声的特征和来源；3.探究汽车变速器噪声的传递路径和控制方法；4.对汽车变速器噪声进行评价和分析。
（二）创新点1.基于底盘综合试验台进行汽车变速器噪声检测，可以精确定位和分析噪声来源和传递路径；2.探究汽车变速器噪声的控制方法，为汽车工业提供一种新的噪声控制思路；3.对汽车变速器噪声进行评价和分析，可以为汽车工业提供可靠的噪声控制手段和技术支持。
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。
变速器结构的噪声与振动特性分析与控制方法
变速器结构的噪声与振动特性分析与控制方法一、引言在现代机械领域中，变速器是车辆和工业设备中不可或缺的关键部件之一。
然而，变速器在工作过程中常常会产生噪声和振动问题，对驾驶员的舒适性和机械设备的性能产生负面影响。
因此，对变速器结构的噪声与振动特性进行分析和控制具有重要意义。
本文将深入探讨变速器结构的噪声与振动特性分析以及相应的控制方法。
二、噪声与振动特性分析1. 噪声特性分析变速器噪声是由于齿轮传动和轴轴承摩擦产生的。
将噪声分为风噪声、机械噪声和随机噪声三类，分别由风阻力、齿轮传动和激发力引起。
风噪声是由于变速器直接暴露在气流中，产生空气湍流而引起的。
机械噪声主要来自于齿轮传动和轴轴承摩擦，这些噪声产生的频率可以通过变速器结构和工作参数进行分析。
随机噪声则是由于工作负荷突变或不稳定引起的非确定性噪声。
2. 振动特性分析变速器振动也是由齿轮传动和轴轴承摩擦引起的。
振动可分为自由振动和强迫振动两种类型。
自由振动是指变速器在无外界干扰下的自身振动，其频率由变速器结构和刚度决定。
强迫振动则是指由于外界干扰引起的振动，如激发力和失效引起的突变负荷。
变速器的振动特性需要通过振动分析和实验测试来获得。
三、噪声与振动控制方法1. 噪声控制方法（1）优化齿轮传动设计：通过使用精密制造技术和减小齿轮间隙，来降低齿轮传动引起的噪声。
（2）隔音材料使用：在变速器表面和机箱内部使用隔音材料，减少噪声的传播和反射，提高噪声控制效果。
（3）降低摩擦噪声：对轴轴承和齿轮间隙进行润滑、修复和优化，降低机械噪声产生。
（4）减少风噪声：改变变速器外形设计，减小空气湍流和涡流现象，降低风噪声。
2. 振动控制方法（1）减小工作负荷：通过优化传动比例和减少机械损失，降低变速器的工作负荷，减少振动产生。
（2）改进变速器刚度：通过增大变速器的结构刚度，提高抗振能力，降低振动幅值。
（3）主动振动控制技术：利用振动传感器和控制系统，采用主动反馈和主动控制方法，实时监测和控制变速器的振动。
振速法在汽车变速器噪声在线检测中的应用
２试验及结果
２．１变速器噪声的频谱特征分析 变速器噪声测量点选择和测量方法按文献［６］ 执行。图２给出变速器Ｖ挡的噪声频谱图。从图谱 上可以看出Ｖ挡噪声主要分布在１００～４ 的频率）为９７６
０００
Ｈｚ范
围内，该挡噪声的优势频率（即对噪声贡献相对较大
Ｈｚ、１ ０１７ Ｈｚ、１ ５２０ Ｈｚ和２ ０２９ Ｈｚ。
Ｆｉｇ．６
０
Ｉ按倍频零求两路信号的比例系数
图６
Ｆ１０Ｗ ｄｉａｇｒａｍ
比例系数计算流程图
ｏｆ呷ｐｏｒｔ｜ｏｎ
ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ 由式（２）～（４）可推出，远场中某点处的声压值
“伽。。——板表面上振动速度的最大值
Ｐ；一：ｉ兰ｊ仃ＩＤ３ｃ２ｓ钞２ ｒ一９秆．．２ｕＰ０‘ｕ
１ ｃ，
（５）
＼Ｊ，
∞——板弯曲波的角频率，ｃｃ，一２∥
ｂ
式（５）中的去盯ｌＤ扩５项，对于在固定介质（这
里指空气）离声源一定距离的某固定点来说可看成 是一个确定值，也就是说在上述情况下，某确定点的 声压均方值与声源的表面平均振动速度的均方值是 一种正比关系。 变速器是封闭式的箱体结构，其噪声中９０％～ ９５％的声能量是通过固体传导途径由箱壁振动而辐 射到箱体外面的。Ｌｃ５Ｔ９７型汽车变速器的箱体外 壳形状比较简单，除喇叭口外其余各个面可近似看 成平面，因此箱体各个面的辐射噪声与对应箱体表 面振动存在一定的比例关系，而离变速器箱体一定 距离的某固定点噪声等于箱体各个面所辐射的噪声 在这一点的叠加。因此若能找到变速器各个面辐射 的噪声与相应面振动的对应关系，及各个面辐射的 噪声对变速器外某固定点的总噪声的贡献指数，就 能比较准确地由变速器的表面振动对应出箱体外所 需测量点处的噪声，从而实现变速器噪声在线检测。
一种新型变速器噪音检验测试装置[实用新型专利]
![一种新型变速器噪音检验测试装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/da937ac3cfc789eb162dc878.png)
专利名称：一种新型变速器噪音检验测试装置专利类型：实用新型专利
发明人：张静
申请号：CN202022191639.6
申请日：20200929
公开号：CN213022301U
公开日：
20210420
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种新型变速器噪音检验测试装置，包括机体，机体的一侧固定安装有敞口检测座，同时敞口检测座的两侧内壁面均开设有限位槽，敞口检测座上设有检测机构；本实用新型的有益效果：通过设置电动伸缩杆、固定杆、测试罩、敞口检测座，这样启动电动伸缩杆，利用电动伸缩杆收缩将测试罩的高度下降，再打开噪音检测仪的开关，得到初始的噪音数据，再在放置格中依次取出内径小一点的测试罩，并依次安装上，这样在打开噪音检测仪的开关，得到多组噪音数据，从而将数据就在展示书写板上并绘制曲线，此设计相比较传统装置来说，试验多组数据，使得噪音检验测试效果更好、结果更准确，并且绘制成曲线，从而能够直观的进行观测。
申请人：深圳市加特检测技术有限公司
地址：518000 广东省深圳市龙华区大浪街道工业园路1号百财云谷大厦1008室
国籍：CN
代理机构：北京棘龙知识产权代理有限公司
代理人：聂颖
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某变速器噪声及振动异常分析
某变速器噪声及振动异常分析张教超;陈晓利;郝方楠【摘要】某型8速变速器在整车试车中,变速器挂8挡时,当输入转速为1 300～1 600 r/min时,变速器产生明显的啸叫.为了解决这个问题,对该变速器进行台架试验,通过频谱分析及对变速器中间轴8挡轮、中间轴及变速器壳体进行模态试验及分析,发现8挡齿轮副啮合动态激励导致中间轴发生共振,引起变速器异响.通过改变8挡轮齿数但不改变速比,有效避开了中间轴的共振区,消除了变速器异响.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】4页(P15-18)【关键词】异响;齿轮;阶次分析;模态测试【作者】张教超;陈晓利;郝方楠【作者单位】陕西法士特齿轮有限责任公司,陕西西安7101 19;陕西法士特齿轮有限责任公司,陕西西安7101 19;陕西法士特齿轮有限责任公司,陕西西安7101 19【正文语种】中文变速器是整车传动系的重要组成部件之一，变速器的振动噪声对整个传动系的振动噪声有着重要的影响。
变速器齿轮在啮合过程中，由于齿轮误差和受载变形等因素会产生冲击，进而产生啮合噪声。
另一方面，在齿轮啮合过程的动态激励下，会激起其他部件(箱体等)的共振噪声，称为自鸣噪声，而自鸣噪声是闭式齿轮传动的主要声源[1]。
因此，当变速器振动及噪声出现异常时，有必要对变速器各零部件总成进行模态试验与分析[2]，掌握各个零部件总成的模态信息，确认变速器是否发生共振。
而在对变速器振动噪声信号进行分析时，采用阶次分析有利于找出变速器噪声的特征频率，定位噪声源[3-5]，进而采取相应的措施以减小变速器振动及噪声水平。
针对在整车试车时发生异响的某型8速变速器，进行了试验台加载试验、模态测试，通过阶次分析、模态分析等，确定了变速器产生异响的原因。
在不改变速比的前提下，通过改变相应齿轮的齿数，有效降低了变速器的噪声水平。
1.1 整车测试某型8速变速器在整车试车时挂8挡，当发动机转速达到1 300～1 600 r/min时，驾驶员可明显听到变速器发出很大的啸叫声，给驾驶舒适性造成了极大的影响。
某MPV车型变速器异常振动噪声识别分析
某MPV车型变速器异常振动噪声识别分析谢慧敏;卢剑伟;张笑;胡俊生;吕孟理【摘要】对某在研MPV车型NVH性能测试中发现的变速器异常振动噪声进行声振测试及辨识分析,应用阶次分析对其故障特征进行辨识,探讨异常振动噪声的发生机理.基于Romax软件平台建立变速器的动力学分析模型,对其固有特性和动态响应特性进行分析,提出了一种变速器空载齿轮敲击的评价指标,以发动机气缸压力实测数据为输入,考察不同转速下空载齿轮敲击评价指标的变化.分析结果与试验数据吻合.【期刊名称】《汽车工程学报》【年(卷),期】2016(006)003【总页数】7页(P196-202)【关键词】阶次分析;传动系;振动噪声;评价指标【作者】谢慧敏;卢剑伟;张笑;胡俊生;吕孟理【作者单位】合肥工业大学机械与汽车工程学院,合肥230009;合肥工业大学机械与汽车工程学院,合肥230009;合肥工业大学机械与汽车工程学院,合肥230009;安徽江淮汽车股份有限公司合肥230601;安徽江淮汽车股份有限公司合肥230601【正文语种】中文【中图分类】U467.4+93车辆NVH性能是产品设计研发中需要重点考虑的关键技术指标之一。
其中，变速器的异常振动噪声识别分析及控制问题是目前车辆产品研发中的技术难点之一。
变速器中包含箱体、齿轮传动系统、同步器、换挡装置等诸多零部件，是一个非常复杂的系统。
由于在制造和装配中存在误差以及负荷等外部因素变化的影响，箱体内零部件在工作时会产生异常振动，产生辐射噪声。
该噪声可以分为两种：一种是齿轮啮合产生的噪声通过壳体直接辐射到空气中产生的空气声，另一种是箱体受到激励而产生异常振动向空气辐射的结构声［1］。
变速器齿轮敲击也是产品研发中较为常见的一种异常振动噪声。
敲击过程中既存在齿面、齿背碰撞状态，也存在齿轮正常啮合状态，激励幅值的大小是影响敲击振动的重要因素［2］。
敲击现象主要受发动机转矩波动产生的扭振激励和齿侧间隙的影响，研究表明变速器的敲击振动现象也受到温度和润滑等多种因素的影响［3-6］。
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噪音振动分析在变速器校验台上的应用
摘要：传统的变速器校验台使用声级计测量变速器的噪音并通过校验人员人工判别变速器校验是否合格，由于环境噪音的客观存在和操作人员的主观因素导致校验结果可靠性不高。
在江铃变速器校验台使用噪音振动分析系统，此系统通过加速度传感器将变速器表面的振动信号通过一系列数学变换转换为噪音能量，并使用阶次分析和频谱图直观的反映出各特征频率能量大小，从而可有效判断各运动部件的状态。
噪音振动分析系统的引入大幅提高了变速器校验的科学性和可靠性。
关键词：噪音振动系统阶次分析频谱图变速器校验
1.概述
现代工程信号处理技术的高速发展，使得采用信号分析在变速器乃至汽车整车NVH（振动、噪音及舒适性）测试方面的应用也越来越广泛，其中频谱分析便是其中最常用的方法之一。
频谱分析的数学基础是离散傅里叶变换（DFT）。
该方法的一般过程是通过传感器以固定的采样频率采集时域信号，然后通过傅里叶变换得到频域信号，或者说频谱。
由于平稳旋转机械中相关部件如齿轮、电动机等它们的工作频率（即特征频率）相对稳定，因此在频谱图可以很直观的反映出各特征频率能量大小，从而可有效判断各运动部件的状态。
然而，当旋转机械的转速不平稳时则难以在频谱上判断出各运动部件的状态。
例如在变速器总成加载校验中，就存在加载的过程同时转速也在不断变化的校验过程，这就需要新的处理方法。
阶次分析就是近些年发展起来的，针对非稳态旋转机械状态检测和故障分析有效方法之一。
在江铃变速器校验台上使用的是德国Discom公司的Rotas噪音振动分析系统，通过加速度传感器将变速器的振动信号通过一系列数学变换转换为噪音能量并使用阶次分析将变速器输入轴、中间轴、输出轴的噪音信号分离，便于变速器的诊断。
2.阶次分析的基本原理
2.1.阶次的概念
阶次概念的提出，是为区别于传统频谱分析概念。
阶次分析的本质上是基于参考轴转速的频率分析。
阶次O、频率f与参考轴转速n1之间的关系为：
O =f/ n1 (1)
齿轮啮合频率的计算公式为：
f=Z*n2 (2)
式中：Z为齿数；n2为齿轮转速。
由上述两式可得：
O= Z*n2/ n1=Z （n1= n2） (3)
显然对齿轮而言，齿数就是阶次（1阶）。
2.2.阶次分析
如上所述，得到阶次信号后，就可以采用传统的信号时-频分析方法对阶次信号进行分析，即所谓阶次分析。
相对于传统频谱分析，通过对阶次信号进行DFT变化，即可得到所谓的阶次谱。
对于非平稳旋转机械，阶次谱因为与转速无关，因此可以在阶次谱上观测到不同阶次的旋转部件能量分布，从而判断部件的状态。
3.噪音振动系统在变速器校验台上的应用
在江铃变速器总成校验中，采用加速度传感器对变速器的噪音和振动进行检测，如图1所示。
RPM Speed
图1：变速器振动与噪声测试方案
3.1.噪音振动分析系统基本结构
Rotas噪音振动分析系统通过BKS03加速度传感器将变速器表面的振动信号以线性频率的方式采集，同时利用校验台控制系统中的西门子FM350高速计数模块采集变速器的
输入转速。
整个系统以串口通讯的形式与S7-300控制系统进行命令交互。
TasAlyser 测量软件将对采集的数据进行阶次分析，以阶次谱图的形式显示，找出噪音源为诊断变速器提供数据依据。
3.2.相关参数设置
进行噪音振动分析之前先需要对所校验的变速器相关参数设置，即各档位的齿轮的齿数及各档速比，如图2所示。
通过后期的阶次分析可以根据齿数找到噪音源的具体位置。
图2：变速器各档齿数设置
3.3.阶次谱图分析及变速器诊断
TasAlyser测量软件可以通过对变速箱样机的数据进行自学习，在用户可接受的范围内设置极值曲线以提供判断变速器的参数依据，如图3所示。
图3：时域-阶次谱图（1）
图4：时域-阶次谱图（2）
从图4中我们可以清晰的看到存在问题的齿轮与合格齿轮在频谱图上的差异，并能够通过不同缺陷所表现出的固有频谱来判断缺陷的类型为缺口、表面光洁度、偏心等。
由于使用阶次分析可以确定故障齿轮的齿数从而对噪音源进行定位，诊断是哪个档位的齿轮或轴承存在缺陷，如图5所示。
图5：变速器分析结果
4.总结
通过在江铃变速器校验台上加装Discom噪音振动分析系统，运用阶次分析的方法对阶次进行跟踪，通过一定数量的样机实验，可得出特定型号变速器各档位齿轮的对应的阶次振动能量大小的统计均值、峰值等，并以此为参考基准，便可用于判断变速器各档位齿乃至轴承的状态。
噪音振动分析系统引入变速器校验中可以大幅提高校验台的诊断能力，为公司各系列变速器总成生产研制提供了技术保障。
5.参考资料
[1] “阶次跟踪技术及其在汽车NVH 中的应用”，张守元等，《轻型汽车技术》，2009-4
[2] “基于阶次跟踪的变速箱噪声源识别”，龙月泉，《噪声与振动控制》，2009-2
[3] “时—频分析方法在齿轮故障诊断中的应用”，安婧等，《信息技术》2010-3
[4] Rotas Noise Analysis System Manual and Introduction。