传动误差激励下变速器壳体振动噪声预测及优化研究

摘要

变速器作为汽车传动系统的核心部件，其性能不仅影响到汽车的燃油经济性和动力性，还影响着汽车的舒适性。近年来，随着汽车NVH(Noise、Vibration&Harshness)技术的发展，发动机NVH、车身NVH、路噪以及风噪都得到了良好的控制。然而，变速器的NVH问题日益凸显，并引起了工程师的重点关注。目前，对变速器NVH性能研究主要采用试验方法，普遍是通过提高齿轮的加工精度和齿面修形的方法来降低变速器振动噪声。高加工精度和齿面修形不仅会增加制造成本，而且效果不是很大，因此探索从变速器壳体入手实现变速器的振动与噪声控制有着重要的工程应用意义。
　　本文以某手动五档变速器为研究对象，建立其齿轮传动系统模型、壳体有限元模型以及边界元模型，分析其在传动误差激励下的振动噪声特性，应用约束阻尼处理壳体以降低振动噪声。主要内容如下：
　　①借助Romax Designer软件，根据设计参数和微观参数建立齿轮传动系统模型，分析各工况下齿轮传动误差，并计算传动误差最大工况下的轴承动态力。研究工况为：转速3500r/min、40％额定扭矩。
　　②建立变速器壳体的有限元模型，进行模态分析和在轴承动态力激励下的振动响应分析。模态分析可以得到壳体的固有频率和振型，也可以用来验证有限元模型的精度。振动响应分析得到壳体的振动速度云图和测点的振动速度频谱。
　　③建立变速器壳体的边界元模型，运用模态声学传递向量（MATV）法计算变速器的噪声辐射。分析变速器壳体辐射声功率级、场点声压级以及声压级分布。
　　④分析模态参与因子和模态声学贡献量，确定要优化的模态阶次。分析模态应变能分布，根据模态应变能分布对变速器壳体进行局部约束阻尼处理。对比分析壳体的振动特性和声辐射特性后，得到阻尼优化处理后振动噪声明显减小且方案二效果更佳的结论。

目录

1 绪论

1.1 论文研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 变速器噪声的产生机理

1.4 本文主要研究内容

2 变速器齿轮传动系统动态响应分析

2.1 Romax Designer软件介绍

2.2 齿轮传动系统建模

2.3 传动误差分析

2.4 系统动态分析

2.5 本章总结

3 变速器壳体振动响应分析

3.1 有限元理论基础

3.2 有限元建模

3.3 模态分析

3.4 频率响应分析

3.5 本章总结

4 变速器壳体噪声辐射分析

4.1 非耦合直接边界元法理论

4.2 声学边界元模型

4.3 MATV技术及应用

4.4 噪声辐射计算结果分析

4.5 本章总结

5 变速器壳体约束阻尼处理

5.1 模态对振动噪声的影响

5.2 模态应变能分析

5.3 变速器壳体的阻尼处理

5.4 优化后变速器壳体动态特性分析

5.5 优化后变速器壳体声辐射特性分析

5.6 本章总结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录