淺談降低輕型汽車機(jī)械變速器噪聲的設(shè)計(jì)措施

張晶

【摘要】隨著社會主義市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國城市化進(jìn)程不斷加快，與此同時(shí)，我國交通運(yùn)輸行業(yè)也迎來發(fā)展的高峰期。尤其是最近一段時(shí)間，國內(nèi)汽車有如雨后春筍般涌現(xiàn)出來，但同時(shí)也帶來許多問題，比如，噪音污染、空氣污染等，不光會影響人們的正常工作與生活，嚴(yán)重的話，還會危及人們的生命健康。其中，汽車噪聲對人們帶來的影響最大，這就要求對其引起重視。據(jù)調(diào)查研究顯示，汽車之所以會出現(xiàn)噪音，主要來源就是汽車變速器。以下對降低輕型汽車機(jī)械變速器噪聲的設(shè)計(jì)措施展開探討和分析，并對其進(jìn)行了闡述。

【關(guān)鍵詞】輕型汽車；機(jī)械變速器；噪聲；設(shè)計(jì)措施；闡述

【中圖分類號】U463.212 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）12-0282-02

伴隨科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，國內(nèi)交通事業(yè)取得顯著發(fā)展成效，交通工具越來越多。其中，最受青睞的就屬汽車，其在交通工具中所占比重也越來越大，隨之而來的噪聲污染也日益嚴(yán)峻，并一度成為居民廣泛關(guān)注的對象。這是因?yàn)槠囋肼曃廴疽褔?yán)重影響到人們的日常生活。而出現(xiàn)噪音污染的根源就是變速器，所以，就應(yīng)從降低變速器噪音方面著手，重點(diǎn)是齒輪嚙合噪聲。

一、汽車機(jī)械變速器產(chǎn)生噪音的原理

變速器主要是由箱體、軸承以及傳動(dòng)軸等構(gòu)成的，可實(shí)際上，部分零件在制造過程或多或少都會存在一些誤差，而且，還會受到外界因素的干擾。以至于變速器在工作時(shí)，其他零件就會產(chǎn)生振動(dòng)，噪音也就隨即而來。針對上述現(xiàn)象，可將噪音分為以下形式：第一，箱體內(nèi)的齒輪發(fā)出噪音；第二，箱體與其零部件出現(xiàn)振動(dòng)而產(chǎn)生的噪音。

1.齒輪系統(tǒng)出現(xiàn)噪音的原因

當(dāng)齒輪組進(jìn)行傳動(dòng)時(shí)，由于齒輪在制造過程中出現(xiàn)誤差，致使嚙合沖擊過大，進(jìn)而產(chǎn)生振動(dòng)，而該振動(dòng)又會通過軸承，將噪音傳到箱體。由此可見，噪音傳遞的方法主要有兩種，分別是：齒輪表面出現(xiàn)的噪音、齒輪系統(tǒng)各部分之間產(chǎn)生的噪音。這表明，齒輪系統(tǒng)是汽車機(jī)械變速器產(chǎn)生噪音的源頭。

2.箱體振動(dòng)產(chǎn)生噪音的原理

汽車變速器之所以會出現(xiàn)振動(dòng)，主要是由旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)、軸承等影響的。一旦上述振動(dòng)傳到箱體，變速器就會隨機(jī)振動(dòng)。而且，當(dāng)軸和箱體出現(xiàn)共振時(shí)，就會出現(xiàn)較大噪音。

二、對降低輕型汽車機(jī)械變速器噪聲的設(shè)計(jì)措施進(jìn)行分析

1.對齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化

（1）合理控制齒輪副的側(cè)隙

由于側(cè)隙大小會直接影響到齒輪副產(chǎn)生的噪音，尤其是汽車載荷量較低時(shí)，齒輪副嚙就有可能會出現(xiàn)沖擊，進(jìn)而產(chǎn)生敲擊聲；可當(dāng)汽車荷載量較大時(shí)，齒輪嚙合的沖擊力就會增強(qiáng)，此時(shí)，就會出現(xiàn)巨大聲音。當(dāng)然，也不是側(cè)隙小就可以，這是因?yàn)辇X輪組在制造時(shí)會出現(xiàn)誤差，一旦齒輪在運(yùn)行過程中出現(xiàn)熱變形，就會產(chǎn)生更大的噪聲，甚至還會影響汽車的整個(gè)運(yùn)行。

（2）齒輪的齒形與齒向必須科學(xué)設(shè)計(jì)

當(dāng)生產(chǎn)汽車變速器時(shí)，齒輪圖紙都會明確齒輪的方向，也就是說，當(dāng)齒輪的運(yùn)行方式出現(xiàn)變化時(shí)，修形齒輪的方法也會相應(yīng)發(fā)生改變，所以，就應(yīng)事先明確好修形齒輪的基本要求。當(dāng)然，最為直接的方式就是實(shí)驗(yàn)。借助實(shí)驗(yàn)，就可得出齒輪的齒形與齒向。一般情況，修形齒輪的方法有以下幾種：（1）齒頂齒緣，也就是齒輪的齒頂，而需要修緣的齒形為直線；（2）修正漸開線齒。其和之前設(shè)計(jì)的漸開線相比，齒頂與齒根的漸開線比較短，且齒高方向大多為凸形，當(dāng)然，具體情況還需要具體進(jìn)行分析。（3）修正齒向。通常情況，沿著輪齒齒長方向的為鼓形齒，但大多數(shù)的輕型汽車其變速器齒輪凸量為0.005-0.13mm。

（3）齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)

當(dāng)齒輪的重疊系數(shù)增加時(shí)，就能降低該齒輪產(chǎn)生的噪音。但要是齒輪副的重疊系數(shù)超過1，那嚙合區(qū)的受力情況就會發(fā)生變化，且還比受力大小大，將近有2倍左右。而當(dāng)輪齒嚙合時(shí)，輪齒承受的交變載荷也會隨機(jī)發(fā)生變化，而且，還會定期產(chǎn)生振動(dòng)出現(xiàn)噪音。一旦重疊系數(shù)增大時(shí)，輪齒對數(shù)也會立即增加，反之，齒輪對數(shù)就會相應(yīng)減少。

2.對箱體的降噪設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化

變速器的箱體其本身并不會產(chǎn)生噪音，但變速器產(chǎn)生的噪音大部分卻是箱體傳來的。也就是說，箱體結(jié)構(gòu)會直接影響到噪聲值的大小。假如在開發(fā)變速器時(shí)，首先是對箱體的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，那將會取得較好的降噪效果。具體有以下幾種表現(xiàn)形式：第一，箱體的厚度必須設(shè)計(jì)好。這就要求制造箱體的材料必須合適。就比如部分摩托車，其在設(shè)計(jì)低噪聲變速器時(shí)，就是通過增加厚度的方法來提高振動(dòng)頻譜，并適當(dāng)加大抗彎截面的相關(guān)系數(shù)，以達(dá)到提高結(jié)構(gòu)剛度的目的，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降噪。只不過，該種方法運(yùn)用的比較少。這是因?yàn)橄潴w的厚度一旦增加，就意味著生產(chǎn)廠家需要投入更多的成本，故許多生產(chǎn)汽車變速器的廠家不會選取該種方法。現(xiàn)如今，運(yùn)用范圍最為廣泛的就屬鋁合金。而其不足就在于吸振阻壓的性能較差。所以，就需要改變鋁合金的性能，比如，可以嘗試在鋁合金中適當(dāng)加入添加劑，以達(dá)到降噪的目的。第二，對箱體的點(diǎn)質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化。通過對箱體的點(diǎn)質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化，以此來改變筋的位置，進(jìn)而起到降噪的效果。通常情況，可通過加長箱體側(cè)面的方法來達(dá)到降噪的目的。第三，適當(dāng)改變箱體的幾何形狀。將幾何模型當(dāng)成設(shè)計(jì)變量，并對箱體結(jié)構(gòu)的形狀進(jìn)行優(yōu)化，以此來改變箱體的布局，爭取讓局部凸出，以起到降噪的效果。通常情況，該種方法也不會被采用。第四，設(shè)計(jì)域點(diǎn)聲壓的優(yōu)化。一般情況，運(yùn)用最普遍的修改方法就是結(jié)構(gòu)拓?fù)?。而且，目?biāo)函數(shù)只分為兩種情況：其一，減少域點(diǎn)某一頻率段的聲壓，并以此達(dá)到降噪的目的；其二，減少設(shè)計(jì)域點(diǎn)某一頻段結(jié)構(gòu)輻射聲能量的平均值。

3.增加軸的剛性

如果想要達(dá)到降噪的目的，就需要嚴(yán)格依照以下步驟來實(shí)施。起初，必須選取剛度適中的軸承，如此一來，不光能減少軸與軸承之間產(chǎn)生的振動(dòng)，而且，還能降噪。這表明，軸與軸承之間產(chǎn)生的振動(dòng)也是汽車出現(xiàn)噪聲的根源之一。所以，在設(shè)計(jì)軸時(shí)，不允許干擾齒輪的正常運(yùn)行，而應(yīng)在此基礎(chǔ)上增強(qiáng)軸的剛度。通常情況都會用滾柱錐軸承，由于其剛度比較大，而且，錐軸承發(fā)生的噪音也比較小。由此可見，滾柱錐軸承產(chǎn)生的振動(dòng)比齒輪嚙合激振的敏感度要低的多。除此之外，軸承的精度也能對汽車變速器帶來影響。因而，許多汽車生產(chǎn)廠家都會選用普通的軸承來降噪。但實(shí)際上，高級軸承的降噪效果更好。

三、結(jié)語

綜上所述，最近幾年來，隨著市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國汽車行業(yè)呈現(xiàn)逐步增長趨勢，與此同時(shí)，人們也開始對汽車的性能提出更嚴(yán)格的要求。其中，汽車噪聲大小也發(fā)展成為評價(jià)汽車性能高低的重要指標(biāo)。而降低汽車噪聲的主要措施就是降低汽車機(jī)械變速器噪聲，如上文所述，雖然已取得初步進(jìn)展，但還需深入開展研究。

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