关于汽车变速器振动及噪声检测的探讨

关于汽车变速器振动及噪声检测的探讨
摘要：在我国经济发展中，汽车制造产业占据至关重要的地位。

而消费者最为
关心的是汽车性能的好坏和质量的优劣。

作为一辆汽车的重要组成部分之一，汽
车变速器的好坏尤为关键，它对汽车减震和汽车噪音的减小作用十分明显。

关键词：汽车；变速器；振动；噪声检测
引言
汽车制造业是我国国民经济发展的支柱产业，汽车运行时所产生的振动与噪声参数是评
价汽车性能的重要指标之一，同时它直接影响着乘客的乘座舒适性和行驶的安全性。

汽车的
振动与噪声主要来源于发动机系统和传动系统。

而汽车变速器是汽车传动系统的主要构成部分，因此，降低汽车变速器的振动与噪声对于降低汽车整车的振动、噪声有着十分明显的效果。

1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。

1.1汽车变速器轴承故障
汽车变速器轴承的优劣对汽车振动的影响十分明显，而振动的剧烈又会造成巨大的噪声，同时还可能引起汽车硬件的损坏。

因此汽车变速器轴承的质量问题是汽车技术研究者和汽车
制造商深入研究的一个问题，对汽车变速器轴承故障的检测也尤为重要。

目前国内外许多汽
车技术研究者都采用了专门的仪器来检测汽车变速器轴承故障。

然而这些仪器对使用环境的
要求十分苛刻，同时价格昂贵，并不适用于大多数情况，只能在实验室进行汽车试验等少数
情况下使用。

当汽车的变速器的轴承发生故障时，轴承旋转就会给汽车带来较大的振动，从
而产生很大的噪声，同时，由于轴承的故障会压迫到齿轮的旋转，齿轮会因此产生严重的磨损，甚至会断齿。

因此，有效地诊断出汽车变速器的轴承故障对汽车的减振和降噪十分重要。

1.2齿轮齿与齿之间的摩擦碰撞
汽车在运行的过程中，齿轮之间由于转动而不断的相互摩擦和碰撞，这也是汽车产生振
动和产生噪声的一个重要因素，齿轮在各种力的相互作用下，会引起圆周振动、横向及纵向
振动等，这些振动不仅会引起汽车的振动，同时也会产生由受迫振动引起的摩擦和碰撞噪声。

而且这种噪声与齿轮转动的频率有关，当齿轮转动的频率发生变化时，噪声也会不同。

随着
齿轮转动频率的升高，齿轮的噪声也会增大。

同时，当齿轮转动的频率刚好达到固有频率的
整数倍数或固有频率的几分之一时，将出现很大的噪声。

1.3模数和齿数影响
齿轮模数不仅关系到齿轮的寿命、传递功率的大小及齿轮箱结构尺寸，而且对噪声的影
响也十分大。

1对齿啮合和2对齿啮合之间的弯曲差是齿轮产生激振的主因，因此应提高齿
轮的弯曲强度。

而齿轮的弯曲强度与齿轮模数成正比，从提高齿轮强度减少激振的角度考虑，模数越大越好。

但模数大也意味齿轮误差增大，齿轮基节误差和齿形误差对噪声影响最大，
模数越大，基节误差也越大。

由于基节误差和齿形误差破坏了正确的啮合条件，使齿轮产生
冲击，因此误差越大，噪声越高。

从低噪声观点出发，在齿轮强度允许的条件下，尽可能选
择小模数。

当齿轮弯曲影响大于加工误差的影响时，增大模数较合理；当齿轮轻载，齿轮弯
曲影响小时，应优先考虑加工误差的影响，采用小模数齿轮。

1.4润滑油对噪声影响
适当的润滑油可以减少齿面的摩擦力从而减小噪声，其降噪量随着润滑油量和黏度的增
大而增大。

但在高速齿轮传动中，若润滑不当，反而会使噪声增加，当产生“困油”现象时，
润滑油在顶隙中排不出去，齿轮将收到冲击激励的影响，从而产生振动。

同时飞溅的润滑油
会增加油粒的相互碰撞和对箱壁冲击而引起挠动噪声。

1.5轴承及轴不在中间位置时引起的旋转不平衡
由于轴承安放位置有所偏离而引起的选装不平衡，会造成一种离心力，从而产生一种与转速相一致的振动，再由振动产生噪声。

轴承的偏离还会对汽车的车体造成振动，轴承的弯曲部位从最高点转动到最低点时和从最低点转动到最高点的振动频率也不相同。

而当轴承的偏离比较严重时，这样汽车变速器的振动和噪声也会十分严重。

因此，轴承及轴不在中间位置时对汽车变速器的振动与噪声的影响十分严重。

2汽车变速器的振动和噪声的检测方法
2.1数字滤波
在之前分析汽车变速器产生振动和噪声的原因中大多是跟振动的频率有关，所以我们可以通过数字滤波技术对振动频率进行滤波，减少其他频次的波形。

数字滤波技术是信号处理常用的一种方法，非常的简单和实用。

主要是通过数字滤波技术删掉我们不想要的频次波，只留下我们需要的频次波。

首先，我们通过实验将汽车的振动情况记录下来并绘制成波形，再通过数字滤波技术将不想要的数据删掉。

对留下来的数据进行分析和研究，减少汽车的振动和噪声。

2.2细化谱分析
细化谱分析，即对振动频谱中的某一段频率进行放大和细化，从而加以分析研究。

在汽车技术的分析和研究的过程中，研究人员经常用到这个技术。

细化谱分析的方法十分精确和高效，它可以大大提高分析频谱的过程中的分析精度，是一种非常精细的频谱分析方法。

在汽车变速器的振动故障中，它可以有效分析出大多数轴承故障问题，从而有助于研究人员总结出各种不同的轴承类问题，思考出针对轴承问题的解决办法，这对于研究人员的工作有很大的帮助。

2.3解调分析
在汽车变速器的振动发生故障时，信号频谱的故障分析中通常会呈现出调制现象，因此研究人员进行调制分析就十分重要，这也是研究汽车变速器的振动和噪声测试方法的重要一环。

其中，不同的故障在解调分析中表现出来的频带各不相同。

例如，齿轮转动故障在解调分析中表现出的频率带很高，而轴承故障在解调分析中表现出的频率带较低，因此只要做好解调分析，就可以根据不同的频率带分析出汽车变速器故障的各种原因。

所以说解调分析是研究汽车变速器故障的一种很有效的办法，可以很容易的找到不同的故障原因。

2.4对振动进行频谱分析
我们可以根据我们的需要绘制出不同的振动频谱图，比如说，幅值频谱图、相位频谱图和功率频谱图等等。

根据不同的频谱图，我们可以采用不同的方法进行分析和研究。

变速器在正常工作时器频谱图的频率是比较低的，因为振动非常的微弱。

当变速器发生故障时，振动相对来说比较剧烈，那么频谱图显示的频率就比较高了。

我们可以通过频谱图的特性来诊断变速器的故障问题。

3结语
变速器噪声问题是一个系统问题，只有优化设计，严格控制加工和装配环节的工序质量才能达到降噪的目的。

同时结合现代信号检测技术，通过对实际齿轮系统噪声频谱分析，确定噪声谱中的频率结构及成分，进而找到降低变速器噪声的有效方法。

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