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史上最全的變速箱Rattle噪聲原因分析及對(duì)策

2020-01-22 19:17:10·  來(lái)源：汽車(chē)NVH云講堂  
　
1、變速箱Rattle噪聲機(jī)理齒輪敲擊噪聲是發(fā)生在非承載嚙合齒輪之間的一種沖擊現(xiàn)象。當(dāng)變速器檔位齒輪工作時(shí)，非承載齒輪在旋轉(zhuǎn)方向上就會(huì)產(chǎn)生齒輪敲擊噪聲。變速
1、變速箱Rattle噪聲機(jī)理
齒輪敲擊噪聲是發(fā)生在非承載嚙合齒輪之間的一種沖擊現(xiàn)象。當(dāng)變速器檔位齒輪工作時(shí)，非承載齒輪在旋轉(zhuǎn)方向上就會(huì)產(chǎn)生齒輪敲擊噪聲。變速器齒輪敲擊噪聲的主要原因是動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)存在明顯的扭矩波動(dòng)。這是由于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒和不平衡慣性力引起發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩呈現(xiàn)周期性變化，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速呈現(xiàn)出一定的波動(dòng)。這一轉(zhuǎn)速波動(dòng)通過(guò)離合器系統(tǒng)傳遞到變速器齒軸系統(tǒng)，從而導(dǎo)致變速器內(nèi)部非工作部件在允許的工作間隙內(nèi)產(chǎn)生了不規(guī)則的往復(fù)敲擊噪聲，再通過(guò)變速器懸置等路徑傳遞至車(chē)內(nèi)。因此，齒輪敲擊噪聲是由發(fā)動(dòng)機(jī)扭振引起變速器非承載齒輪相互敲擊，并通過(guò)結(jié)構(gòu)和空氣輻射路徑傳遞到車(chē)內(nèi)的噪聲現(xiàn)象。
圖1 典型變速箱敲擊示意圖
1.1 Rattle特征
短暫的嚙合沖擊（周期性或非周期性）
接觸力幅值1-3kN
頻率范圍：瞬態(tài)中高頻為主，0.5-5kHz
1.2 Rattle影響參數(shù)
激勵(lì)力大小、背隙、自由齒輪慣量
1.3主要原因
驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速波動(dòng)和間隙
齒輪無(wú)載荷狀態(tài)（無(wú)扭矩傳遞）
齒輪驅(qū)動(dòng)隙/背隙接觸面的變化，并伴隨中度沖擊
摩擦與齒輪盤(pán)滑油阻尼引起的小阻力矩
1.4主要參數(shù)
激勵(lì)強(qiáng)度（轉(zhuǎn)速和扭矩波動(dòng)）、齒側(cè)隙、齒輪數(shù)量與布置（中心距、傳動(dòng)比等）、齒輪慣量、齒輪材料、軸承間隙、機(jī)油粘度、齒參數(shù)（螺旋角、齒誤差等）
主要對(duì)策
降低激勵(lì)、背隙
附件靜載（如彈簧、保持架等），但增加了功率損失
1.5 齒輪Rattle整車(chē)目標(biāo)
Rattle的整車(chē)目標(biāo)以主觀(guān)評(píng)價(jià)為主，由于Rattle噪聲是寬頻噪聲，不同變速箱產(chǎn)生的Rattle噪聲大小不同，在行駛過(guò)程無(wú)法從背景噪聲中剝離出來(lái)，故以主觀(guān)評(píng)價(jià)為主。
2 變速箱Rattle噪聲原因及路徑分析
圖2變速箱Rattle噪聲原因及路徑分析魚(yú)骨圖
2.1變速箱齒側(cè)間隙對(duì)Rattle噪聲的影響
以4檔非承載齒輪為例，分別取齒隙為0.2mm、0.12mm和0.07mm，從齒輪的敲擊力來(lái)看（見(jiàn)圖11），相對(duì)于離合器剛度和阻尼的影響，齒隙對(duì)敲擊力的影響并不大，0.12mm齒隙與0.2mm齒隙相比，敲擊力有所減小，進(jìn)一步減小齒隙到0.07mm，總體上敲擊力反而有增大的趨勢(shì)。
圖3 不同齒隙非承載齒輪敲擊力對(duì)比
2.2空轉(zhuǎn)齒輪引起的Rattle
空轉(zhuǎn)齒輪產(chǎn)生的Rattle可以通過(guò)拆除法進(jìn)行貢獻(xiàn)量分析,空轉(zhuǎn)齒輪的數(shù)量對(duì)Rattle影響大。
圖4 空擋原地怠速時(shí)，變速器內(nèi)有六對(duì)齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)
2.3同步器對(duì)Rattle的影響
同步環(huán)本身是間隙配合運(yùn)動(dòng)件，故其配合位置容易產(chǎn)生變速箱Rattle，通過(guò)減小配合間隙可以改善變速箱Rattle，但是需要考慮對(duì)換擋卡滯的影響
圖5 同步器對(duì)Rattle的影響
2.4換擋撥叉對(duì)Rattle的影響
換擋撥叉可能會(huì)與齒輪和同步器產(chǎn)生敲擊產(chǎn)生Rattle，噪聲；可以通過(guò)約束換擋撥叉的運(yùn)動(dòng)間隙和撥叉貼塑來(lái)降低變速箱Rattle。
圖6換擋撥叉對(duì)Rattle的影響
2.5變速箱殼體模態(tài)和動(dòng)剛度對(duì)Rattle的影響
圖7變速箱殼體模態(tài)和動(dòng)剛度對(duì)Rattle的影響
變速箱殼體優(yōu)化可以有效降低變速箱Rattle輻射噪聲。
3變速箱Rattle噪聲路徑分析
3.1空氣傳播路徑
對(duì)變速箱用3M吸音棉的包裹前后對(duì)比測(cè)試來(lái)確認(rèn)空氣路徑對(duì)車(chē)內(nèi)Rattle的貢獻(xiàn)。
圖8 用3M吸音棉的包裹變速器
圖 9變速器包裹前后Rattle對(duì)比
通常前艙隔聲量對(duì)Rattle噪聲有非常重要的影響，而轉(zhuǎn)向護(hù)套、離合主缸、前艙主線(xiàn)束、真空助力器過(guò)孔的處理起非常重要的作用。
3.2換擋拉線(xiàn)影響
從圖10可知換擋拉線(xiàn)是Rattle噪聲傳遞的重要路徑。
圖10換擋拉線(xiàn)對(duì)Rattle的影響
換擋拉線(xiàn)降低RATTLE的對(duì)策見(jiàn)圖11.
圖11 換擋拉線(xiàn)降低RATTLE的對(duì)策
3.3離合管路的影響
離合管路可能是Rattle噪聲傳遞的重要路徑，見(jiàn)圖12.
圖12 離合管路對(duì)RATTLE的影響
 離合管路對(duì)RATTLE的解決對(duì)策見(jiàn)圖13.
圖13離合管路對(duì)RATTLE的解決對(duì)策
 3.4懸置影響
通常變速箱懸置和后懸置會(huì)成為Rattle的傳遞路徑，可以通過(guò)增加質(zhì)量、damper、降低懸置剛度、提高懸置支架動(dòng)剛度等方式降低Rattle噪聲。
 
 
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