整车后桥异常噪声分析与优化

EquipmentManufacturingTechnologyNo.03，2018整车后桥异常噪声分析与优化22222张伟龙1，，邬忠永1，，丁保安1，，郭彬1，，李秀山1，山东潍坊261000；（1.内燃机可靠性国家重点实验室，山东潍坊261000）2.潍柴动力股份有限公司，摘要：随着科技发展和社会的进步，厂家及乘客对商用车乘坐舒适性要求越来越高。汽车NVH性能和顾客对汽车总针对某商用车在中高速行驶工况噪声大故障为例，体评价密切相关。本文对后桥异常噪声产生机理和特性进行了分析，提出了解决该故障的诊断思路。通过NVH试验及频谱分析及滤波回放的Soundanalysis方法，确定后桥噪声为整车噪声主要噪声源，其表现为多个倍频频率下的窄频噪声，后桥齿轮噪声主要是由于轮齿在啮合过程中产生“节线冲力”和“啮合冲力”所激起。通过优化后桥齿轮精度和重合度，试验结果表明，优化后驾驶员噪声主要频率125Hz和250Hz下声压声品质也明显提升。明显减弱，驾驶员噪声降低2~3dB（A），不仅降低了噪声值，而且整车异响消失，关键词：；后桥；齿轮噪声；NVH中图分类号：U467.493文献标识码：A文章编号：1672-545X（2018）03-0174-04现代社会消费者对汽车性能及舒适性要求很高，噪声与振动问题越来越突出[1]。机械噪声是工业的产而且影响着人类物，噪声不仅妨碍机械技术的进步，的身心健康，齿轮是产生噪声的主要机器零件[2]，且研究较多。它能引起听力、神经系统、消化系统等多因此研究结种疾病，分散注意力，使工作效率下降，构件辐射噪声非常重要，但相关研究仅限于理论研究，未将研究成果应用到实际故障解决中。并本文对后桥噪声产生机理和特性进行了分析，通过NVH试验及频谱分析及滤波回放的Soundanalysis方法对后桥噪声进行了分析，并提出优化方常问题提供了可借鉴的方法。2后桥异常噪声案例分析2.1问题描述某商用车在中高转速时，出现整车噪声大问题，且车速越高问题越严重，异响噪声主观感受为“尖锐”的声音，严重影响了乘客舒适性。2.2试验分析首先进行了行驶工况整车车内噪声和传动系振其中图1~图4分别为5档80km/h、动试验。6档80从而为解决后桥噪声异向，有效地优化了整车噪声，km/h、5档90km/h和6档90km/h驾驶员耳旁噪声ColorMap图，表1为不同档位和车速时车内异响噪声频率。17.5780.00（A）Spectrum驾驶员位置WF58[0-28.5s]1齿轮噪声产生机理人的听觉对齿轮噪声包括低频噪声和高频噪声。没有规律[3]。低频感受不太灵敏，此种噪声杂乱无章，其产生原因一方面是基节齿轮噪声主要是高频噪声，齿轮每转一齿，主动齿轮偏差，在齿轮分离和啮合时，和从动齿轮之间会产生一次撞击；另一方面是齿形误差，在同样误差量下，中凹齿轮噪声比鼓形齿大。125.00250.000.0020.00Hz5档80Km/h1000.007.29图15档80km/h驾驶员耳旁噪声Colormap图收稿日期：2017-12-15（1988-）助理工程师，作者简介：张伟龙，男，山东德州人，硕士研究生，主要从事整车及零部件NVH性能研究。174

22.00Spectrum驾驶员位置（A）WF45[0-22s]77.560.0020.00125.00250.00Hz6档80Km/h1000.008.57图26档80km/h驾驶员耳旁噪声Colormap图30.00Spectrum驾驶员位置（A）WF61[0-30s]78.310.0020.00140.00280.00Hz5档90Km/h1000.0014.29图35档90km/h驾驶员耳旁噪声Colormap图28.00Spectrum驾驶员位置（A）WF57[0-28s]80.290.0020.00140.00280.00Hz6档90Km/h图46档90km/h驾驶员耳旁噪声Colormap1000.0013.83图表1不同档位和车速时车内异响噪声频率车速档位发动机转速/rpm异响噪声频率/Hz80km/h65档档140090km/h65档档15、2501150140、250140、、280280由以上数据可知，异响噪声的频率与车速相关，与发动机转速无关。在车内座椅及传动轴与后桥连接处发现与异响噪声相同频谱的振动信号，发动机上没有。图5~图6为5档80km/h时传动轴后端、座椅、发动机测点的振动频谱。《装备制造技术》2018年第03期15.000.66传动轴与后桥连接处0.00100.00125.00Hz250.00300.000.26e-3图55档80km/h传动轴后端振动Colormap图15.001.53座椅0.00100.00125.00Hz250.00300.000.01e-3图65档80km/h座椅振动Colormap图15.003.42发动机0.00100.00125.00Hz250.00300.001.31e-3图75档80km/h发动机测点振动Colormap图如上图所示，异响噪声的频率与车速相关，与发动机转速无关，以及发动机上没有异常振动信号，因而可以确定异响噪声与发动机无关。排除发动机后，与车速相关的旋转部件就只有传动轴、主减速、前后桥及轮胎。表2为5档80km/h传动系统主要零部件的激振频率。表25档80km/h传动系统主要零部件的激振频率轮胎激主减速器档位车速发动机传动轴激转速/rpm振频率/Hz振激580km/h档1400123.3阶2/Hz频率46.6阶1/Hz振频率6.5阶213阶256.3对于传动轴和轮胎来说，其激振主要是1阶、2阶激振。5档80km/h时，传动轴的1阶激振频率为175

EquipmentManufacturingTechnologyNo.03，20181比400/60Hz为3.56=，因23.3而轮Hz胎，的2阶激振频率为46.6Hz；后桥速及轮，2胎阶的激问题振频率。为131Hz.阶因激而基本振频率可为以23/3.56排除传=动6.5轴主减速器输入齿轮的齿数为11，5档80km/h时，其啮合频率为23.3伊11=256.3Hz，与异响噪声的频谱一致。同时传动轴与后桥连接处的异常振动信号明显，判定主减速器为的异响噪声的激励源。2.32.3.1优化措施及效果验证根据优化齿措轮施啮合噪声产生的机理分析，齿轮运转过程中主要是由于轮齿在啮合过程中产生“节线冲力”和“啮合冲力”所激起的。齿轮精度对齿轮噪声的影响极大，减低齿轮噪声的第一个措施就是提高齿轮精度。对于齿距误差，图8为各轮齿在不同的基节误差时噪声的情况[4]。W越2400Nr/minW越1200Nr/min92540100滋m1滋m基节误差基节误差图8齿距误差对噪声的影响由于整车是成熟车型，不宜对其进行较大改动，且耗费时间较长。在保证齿轮类型、参数和结构形状不变前提下，调整齿轮啮合齿距容易实现，是一种低成本2.3.2很有效的方法。调效整果验后桥证齿轮啮合距离，重新装机后对整车进行NVH试验，试验工况与优化前相同。其中图9为优Level化前后员对比曲5线档，图8010km/h为优化工况前驾驶员噪声Overall80耳km/h旁噪图后115为档优化80km/h前驾驶90.00驾驶声ColorMap员噪声1/3对比倍图频，程对比图。后5档1.00FFOverallOveralllevel-LAeqtlevel-LAeqt驾驶驾驶员员位置位置（（AA））--原优化状态后Curve3.6480.5779.9419.2479.5278.29Average80.2377.68dBdBs（（AA））20.003.163.64Time/s19.2422.890.00图9优化前后5档80km/h驾驶员噪声OverallLevel对比曲线17622.00Spectrum驾驶员位置（A）-原状态80.000.00250.0036.000.00125.00Spectrum驾驶Hz员位置（A）-优化后800.0022.4480.00异响频率声压级0.000.00125.00250.00基本很弱Hz800.0027.96图10优化前后5档80km/h驾驶员噪声ColorMap对比图90.00Octave1/3Octave1/3驾驶驾驶员员位置位置（（AA））10.5s-10.5s-原优化状态后90.00Curve250.0075.2071.93dBdBHz（（AA））30.00112.20250.00Octave1/3Hz22387.2130.00图11优化前后5档80km/h驾驶员噪声1/3倍频程对比图如图9~图11所示，在5档80km/h工况下，优化后驾驶员噪声降低2~3dB（A），噪声大问题解决。优化1251/3Hz后倍频和5档程25080）处Hzkm/h对应声的压工噪明况声显下值降低了减驾驶弱，员250噪声主要频率3dBHz（中A）心左右频率。3结束语本文首先对齿轮噪声产生机理和特性进行了分析NVH，然后针对通过为整车试验异常及噪声某声诊长主断途客要分析车噪声手段整车噪声大故障为例，源，，并确采用了定了后桥优化齿轮后噪桥声齿轮噪声便利的途径：通过调整齿轮间隙，降低齿形误差、齿面粗糙度和齿面误差对噪声的影响。优化后试验结果表明，驾驶员噪声降低2~3dB（A），不仅降低了噪声值，而且整车异响消失，声品质也明显提升，从而验证了分析方法的正确性及控制方法的有效性。（

《装备制造技术》2018年第03期参考文献：[1]庞北京：北京理工大学出版社，2006.谌剑，何刚，华.汽车噪声与振动-理论与应用[M].[3]刘长付.摩托车齿轮精度与噪声[J].山东农机，2000（5）：11[4]朱-12.张兴红，等.齿轮振动噪声分析及控制[J].革，彭东林，[2]韩香丽.齿轮噪声之探究[J].山西机械，2010，9（3）：28-30.齿轮设计与加工，2002（10）：48-51.（alKeyLaboratoryforReliabilityofInternalCombustionEngines，WeifangShandong261000，China；iPowerCo.，Ltd.，WeifangShandong261000，China）22222ZHANGWei-long1，，WUZhong-yong1，，DINGBao-an1，，GUOBin1，，LIXiu-shan1，AnalysisandOptimizationofAbnormalNoiseinRearAxleofVeeNVHperformanceiscloselyrelatedAbstract：Withthedevelopmentofscienceandtechnologyandsocialprogress，manufacturersandpassengersontothecustomer’paper，hNVHtest，spectrumanalysisandfilteringandplaybackofsoundanalysismethod，therearaxlemeshingimpulse”mizingtheprecisionandcoincidencereduced，butalsothenoiseods：；rearaxle；gearnoise；NVHnoiseisidentifiedasthemainnoisesourceofthewholevehiclenoise，whichismanifestedasnarrowfrequencynoiseofrearaxleareanalyzed，andadiagnosismethodtosolvethelargenoraxlegearnoiseismainlycausedbythe“nodalimpulse”and“degreeofrearaxlegear，theexperimentalresultsshowthatthesoundpressureoftheoptimizeddrivernoiseisob原viouslyreducedat125Hzand250Hz，thedrivernoiseisreducedby2~3db（a），notonlythenoisevalueis（上接第173页）候宝存，等.一种基于云计算理念的网络化[4]李伯虎，柴旭东，2009，21（17）：5292-5299.驭computationalscience，2013，10（16）：5171原5178援reducedfractionalFouriertransform[J]援Journalofinformation[5]谢——“云仿真平台”[J].系统仿真学报，建模与仿真平台—李小蕾，等.背景差分与三帧差分结合的[6]卢章平，孔德飞，3315-3318.检测算法[J].应用科技，2016，43（3）：25-27.原红，解武.LK光流法和三帧差分法的运动目标博，运动目标检测算法[J].计算机测量与控制，2013，21（12）：ImprovedThreeFrameDifferenceMethodandBackgroundDifferenceMethodaCombinationofMovingTargetDetectionAlgorithm（SchoolofAutomationandElectricalEngineering，ShenyangLigongUniversity，ShenyangLiaoning110159，China）Abstract：Inviewoftheproblemthatthetraditionalthreeframedifferencemethodiseasytoleakdetectionfortheionslowmovingobjects，amovingtargetdetectionalgorithmwhichcombinesthetraditionalthreeframealgorithmandGAOLin，WANGChang-yuimprovedthreeframedifferencealgorithmcombinedwiththebackgrounddifferencealgorithmhasgoodrobustness，Keywords：threeframedifferencemethod；backgrounddifferencemethod；opticalflowmethod；movingtarget177