1、 一种降 低齿轮敲击声的 措施 王德政 （动力底盘开发部动力室，海口 570216） 【摘要】 本文 详细介绍某车型 变速器 齿轮敲击声 的 分析及验证过程 ， 给出了 改善效果比较明显的降噪措施 。 具 有一定的参考价值。 关键词 ：齿轮敲击声、 配重块 、 橡胶垫 、 传递路径 A measures for reducing gear rattle （ Wang Dezheng） （ Powertrain & Chassis Development Dept, Haikou 570216） 【 Abstract】 This paper introduces the analysis and
2、 experiment process of a vehicle transmission gear rattle in detail, gives the measures to improve the effects of noise obviously. Its worth to referenc . Keywords： gear rattle, counterweight block, rubber pad,way for transmiting 前言 某车型 3 档和 4 档在 1000rpm 至 2000rpm 区间加速时，变速器发出“沙沙沙”的声音，主观评价人员 认为 无法接受
3、，严重影响整车的品质。 这种声音就是常见的齿轮敲击声。 作者 通过 学习 了理论资料，并且 进行 了很多 整改 试验 ，最终 锁定了有效 降低这种噪声 的 措施 。 本文提供的这种 改善 措施，技术难度 不 大 ， 整改周期及成本较小 ， 非常 适用于 解决 已量产车型 的齿轮敲击声问题 。 1 齿轮敲击声 产生机理 齿轮敲击 声 是由 动力传动系统 的扭转振动引起的。扭 振的激励 主要 来自发动机的往复惯性力、发动机气缸 内压力矩，以及动力传动系统的 不平衡力矩 。 来 自 发动机的 激励 为 主要激励。 扭振 经 飞轮 及离合器传递到变速 箱 输入轴， 加速过程中，各挡齿轮副均 随输入轴转
4、动 ， 非同步 档位 的 主从动齿轮 无负荷啮合， 齿轮副 随着扭转振动产生一系列冲击运动 ， 轮齿的冲击产生的异常噪声 ，经过空气及零件传至车厢内 。 如图 1 所示。 图 1 齿轮敲击示意图 2 改善 齿轮敲击声 措施的 分析 和验证 由于内燃机必然存在扭转振动，所以 变速箱的齿轮敲击声 不是存不存在的问题，而是 在车厢内的表现 是否可以接受的问题。 降低这种噪声可以从减小动力总成扭振， 从变速箱结构上进行优化， 从传递路径上进行阻断 等方面 分析 。 措施很多， 但是没有 定式 的行之 必 有效的 改善 措施 。 2.1 传动系 的 避频 减振 措施 在整车开发阶段， 通过 CAE 分析
5、传动系统的扭振特性 ， 优化 曲轴减振器、离合器从动盘（或双质量飞轮、液力变矩器） 的 刚度、阻尼 等参数， 使扭振系统固有频率转移出发动机常用的 转速 区间 ， 吸收振动能量 ， 从而实现减振降噪的目的。 由于该车 样车 已经 成型 ， 只能 采用减小动力总成扭振的常用措施，即 调节 离合器从动盘扭转刚度和滞后扭矩 来 减小传递至变速箱的 扭振 ，从而减小齿轮敲击声 。 表 1是多组 刚度方案 从动盘 装车 的 主观评价结果。 结果显示 ， 受限于从动盘 减振弹簧 的布置空间， 从动盘 的扭转刚度和滞后扭矩调整 范围 较小， 试验 无明显改善效果，并且根本找不到刚度值的 优化 规律 。 表
6、1 调整离合器从动盘刚度的评价结果 方案 二阶刚度 （ Nm/） 评分 评价结果 扭矩容量 备注 1 28.93 4.5 “沙沙”声的转速范围较长，响度一般但声音清晰，一直到接近 2500rpm 才慢慢消失。 211 251N.m 减振弹簧 4 2 14.9 5 “沙沙”声响度稍小于前两个方案，但使用 3-6 挡加速行驶时，从 1300rpm 起依然可以清晰听闻。 149N.m / 3 12.18 5 “沙沙”声响度大， 转速持续范围宽。 183N.m 减振弹簧 4，减振橡胶 4 4 15.31 5.5 “沙沙”声响度一般，声音相比其他方案略有模糊。 217N.m 大减振弹簧 4，小减振弹簧
7、2，减振橡胶 2 5 18.44 5 “沙沙”声敲击感略轻，持续范围较小，但松油反拖时“沙沙 ” 声一直有持续。 215N.m 大减振弹簧 4，小减振弹簧 4 2.2 优化 变速箱 结构 的 降噪措施 试验表明， 减小变速箱齿轮 副的 侧 隙， 能改 善齿轮的敲击噪声 。 但为了 使齿轮能圆滑的运转，或者目前的制造技术限制，齿轮侧隙的减小是有限度的。 该车型 要求 变速箱 齿轮侧隙 达到 最小 极限 值0.0440.132， 比 另外一款 车 的变速箱齿轮侧隙 要求值 还小（该车不存在敲击声），但是评价认为齿轮敲击声 仍 无法接受。 多种研究资料说明： 增大变速箱齿轮的拖曳阻力，对齿轮敲击声的
8、改善也有帮助。为此，我们 在倒档齿轮侧增加 了 辅助 齿轮， 如图 2 所示。从图中可以看出，在 倒档 齿轮的侧面 ，通过锥形弹簧的轴向力，压住一个不同齿数的 辅助 齿轮（又称阻尼齿轮），与配偶齿轮同时啮合，通过回转中的阻尼力矩来改善齿轮敲击噪 声 。 评价认为改善效果 极其有限 ，依然无法接受。 图 2 阻尼齿轮示意图 2.3 传递路径的改善措施 齿轮 敲击声的传播途径 有两种 ： 一种 经 轴和轴1 锥形弹簧 2 阻尼齿轮 3 配偶齿轮 4 主齿轮 承传到变速箱体， 再经 零 件 传递到车厢内 。另一种通过箱内空气，穿透箱体传递到 外面空气，再 传 递到车厢内 。前者为结构 传播 ，后者为
9、空气 传播 。由于变速箱 箱 体是密封的，平均壁厚 46mm， 现代汽车 的声学包装 做得较好 ， 所以 空气 传播 贡献 较小 。 根据 这样的 推理 ， 重新调整整改方向， 从 阻 断结构传播 方面 寻求突破口 。 如图 3 所示，该车 齿轮敲击声 的 结构传播路径 主要 有 三 条 ：变速箱 4#悬置 车架 车厢 接收者，变速箱 1#悬置 前悬挂 车架 车厢 接收者，变速箱 拉线 车厢。 图 3 齿轮敲击声传递路径 考虑到 前两条 路径 传递链 较长， 且 悬置 已经设置了减振橡胶， 传递 噪声的贡献 应该 较小， 并且 悬置的更改 可能影响 到整车其他重要性能，为此将 阻断传递路径的验
10、证 重点放在 与 变速箱 直接 相连的拉线上。 表 2 是挂入 3 档， 脱开 拉线与变速器连接 前后的 主观 评价结果。 评价发现 ， 齿轮敲击声降低很多 。 表 2 拉线 脱开前后 评价结果 样车VIN 评价项目 评分 原车状态 验证状态 2097 1000rpm 以内提速嗒嗒声 5 5 1000 2200rpm 加速沙沙声 5 5.75 1988 1000rpm 以内提速 嗒嗒声 6 6.5 1000 2200rpm 加速沙沙声 5.5 6 3 改善对策的验证 结果及分析 综合 前面 的 验证 结果 ， 可以看到 接下来 的关键是研究 如何减小拉线传递的 噪音 。 参考 常规的 NVH整
11、改 经验， 考虑 在拉线上增 加配重块， 利用 配重块的 惯性抵抗动力总成传递到拉线上的振动，耗散 其 振动能量 ， 从而 实现 降低拉线上 传递 的噪音。 同时，在 拉线上 靠近变速箱端的安装点 处 ，设置 减振 橡胶垫，配置合适的橡胶硬度，减缓 变速箱 端 输入拉线 的 振动。 按照这样思路， 尝试在拉线上 3个不同位置，试装 6种不同质量的配重 块，然后再组合 2种不同硬度的 橡胶垫 ， 进行试装验证 。 表 3是 拉线上 3个不同位置装配 同一质量 的 配重块的评价结果 ， 方案 1改善效果非常明显。 表 4是 在方案 1的位置 分别 装配 6种不同质量配重块的评价结果， 评价发现重量
12、在 300g350g之间的 配重块，比其他质量 的配重块 改善 效果更 好 。 锁定了配重块的位置和重量，低 转 速 区间 提速的嗒嗒声明显消除， 高转速区间 加速的沙沙声得到明显减弱 。 在此基础上， 组合 2种 不同 硬度的橡胶垫，发现 增加 配重块 ，再配合 硬度为 45度 的 橡胶垫的措施， 高转速区间 的 加速沙沙声也 达到了可接受水平。 表 3 不同位置同一质量试装配重块评价结 果 配重块位置 方案 1 方案 2 方案 3 备注 配重块重量都是320kg 评价结果 较好 稍有改善 几乎无效果 表 4 同一位置 试装 不同质量 配重块评价结果 配重块位置 配重块重量 评价项目 评分
13、备注 350kg 提速嗒嗒声 6.5 分数是根据评价人员的描述估计的 加速沙沙声 6.5 300 kg 提速嗒嗒声 7 加速沙沙声 6.5 250 kg 提速嗒嗒声 6 加速沙沙声 6 200 kg 提速嗒嗒声 6 加速沙沙声 5.5 150 kg 提速嗒嗒声 5.5 加速沙沙声 5.5 100 kg 提速嗒嗒声 5.5 加速沙沙声 5.5 表 5 不同硬度橡胶垫 评价结果 橡胶垫硬度 评价项目 评价描述 备注 45 提速嗒嗒声 接受 拉线已增加了配重块 加速沙沙声 接受 55 提速嗒嗒声 接受 加速沙沙声 勉强接受 最后，锁定 整改 措施 ： 在拉线上 方案 1的位置增加 300g的配重块，
14、拉线支架上增加 45度橡胶垫 。经过 多台样车的试装验证 ， 效果 表现 都 很好。 由于该方案改动较小，改动成本和周期 的 投入也很小， 所以得以快速 切换，从而保证了 整车 上市的品质。 4 结束语 以上措施不失为一种 有参考价值的 齿轮敲击声 改善措施 。 可供 后续车型 进行 借鉴 ， 尤其 在开发阶段 ， 将 该措施 应用 到产品 中 ， 提升样车的品质，缩短整车 NVH 开发的 周期 。 但是， 由于动力传动系扭振引起的 齿轮敲击 噪声影响因素相当广泛， 单独从 阻断 传递路径的方案进行改善还不能确保达到理想效果 。 因此，必须采取综合控制方法才能有效的减振降噪， 尤其是在整车开发阶段 ， 应 进行动力总成扭振 的 CAE 分析和匹配的 优化 。 参考文献 1 黄俊杰 汽车动力传动系扭转振动研究分析 2 蔡 勇 汽车变速器振动噪声控制研究
