变速箱噪声问题分析控制

摘要  针对某公司汽车变速箱在三档工况下的齿轮噪声问题，通过搭建变速箱噪声试验台，运用阶次分析原理对噪声源进行识别，确定变速箱主要的振动噪声来源为双联短行星轮。建立Romax动力学模型，基于二代遗传算法，以齿向鼓形、齿向斜度、渐开线鼓形、渐开线斜度为变量，以传动误差、单位长度载荷和最大接触应力为优化目标，建立齿轮修形优化模型，得到最优优化方案参数。对比优化前后的结果图，可以看出优化方案参数能够降低齿轮传动误差，改善三档工况时的噪声问题。

关键词 变速箱；噪声源；Romax；齿轮修形；遗传算法

中图分类号：TH133.3;             文献标识码：B

NVH（Noise， Vibration， and Harshness，噪声、振动与声振粗糙度）是衡量汽车制造质量好坏和设计水平的关键因素之一，汽车的噪声和振动主要源自发动机、传动系统以及轮胎与路面的接触，这些因素直接影响驾乘舒适性和驾驶体验。因此，为了提高某款车型的驾驶舒适性，对变速箱的振动噪声源进行详细的分析和评估至关重要。

本文研究的对象是某公司生产的变速箱，旨在分析和优化其噪声特性。通过阶次分析方法，准确识别变速箱的主要噪声源以及频率特征，并采用二代遗传算法对变速箱主要噪声源齿轮的微观参数进行优化。通过优化齿轮的设计参数，有效地减少了噪声的产生，并提高了变速箱的整体运行效率和稳定性。

1变速箱阶次分析原理

1.1阶次分析基本原理

阶次分析是一种专门针对旋转机械振动信号的分析技术，尤其适用于机械系统在非稳态运行条件下的情况，例如在加速或减速过程中。阶次分析的核心原理在于将振动信号从时间域转换到阶次域，从而使得分析结果与机械系统的实际旋转频率同步，即使在转速变化的情况下也能准确反映振动信号的特征[8]。

阶次O与振动噪声信号特征频率（Hz）的关系为：

式中，o代表阶次，为信号特征频率，单位Hz；n为参考轴转速，r/min。

1.2变速箱阶次谱

2变速箱振动噪声试验

本研究依据标准 QC/T568-2019《汽车机械式变速器总成技术条件及台架试验》进行。在传感器布置方面，在变速箱的三个方向安装了三个声压传感器，为后续的噪声分析和优化提供可靠的实验数据支持。两个振动传感器分别安装变速箱输出轴附近及变速箱壳体上。

图1为该工况下变速箱噪声阶次谱图，横坐标为频率大小、纵坐标为转速、颜色坐标代表噪声分贝的大小，噪声采用A计权。由上述阶次表可知，31 ord为双联短行星轮的阶次，所以可知变速箱振动噪声主要来源为输入轴齿轮与双联短行星轮啮合齿轮副。

3齿轮微观参数优化

3.1 修形参数的确定

以齿向鼓形、齿向斜度、渐开线鼓形、渐开线斜度为4个变量参数，通过上述经验公式计算修形量，并考虑实际加工时的情况，可得本次修形参数范围如表2所示

3.2遗传算法结果

以传动误差峰值、单位长度载荷以及最大接触应力为优化目标，通过遗传算法对所有方案进行奖惩评分，图9为三挡工况下遗传算法寻优结果。

选取所有方案中名义得分最低的一组方案，即为最优修形结果，如下表3所示。

3.3齿轮修形仿真结果前后对比

通过上述遗传算法所得最优修形参数代入Romax变速箱模型中进行分析，得到仿真结果如图10所示，修形前仿真结果如图11所示；

对比齿轮修形前后结果我们可以看出通过遗传算法得到的最佳齿轮修形优化方案对改善齿轮接触偏载，传动误差过大等问题有明显效果，且改善后的齿轮载荷分布情况较为均匀。优化后的齿轮替换原有齿轮后，在相同工况下，噪声问题得到明显改善，达到该企业内部目标效果。

4结论

针对某公司变速箱在三档工况下的噪声问题，运用阶次分析原理，以及搭建相关噪声试验台对噪声数据进行采集，试验数据表明三挡工况下，噪声贡献量的主要阶次为31 ord及93 ord，以此确定主要噪声来源为输入太阳轮及双联短行星轮这对齿轮副。

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