DCT变速器实验台增速箱的噪声源识别与控制

    0 引言

    齿轮箱由于传动比固定,传动力矩大,结构紧凑,在各种机器中得到了广泛的应用.在增速箱工作过程中,不但会产生与轴转频相关的噪声,与齿轮啮合率相关的噪声,还有某些零部件固有频率的有关噪声,所以采集得到的噪声信号实际上是以上几种噪声信号的叠加[1].

    1 噪声与振动测试

    1.1 试验装置与测量仪器

    该实验台可以做FF,FR汽车变速器的性能实验,增速箱为2档,传动比为2.5.

    本试验是对2挡升速箱进行噪声和振动的测试与分析.升速箱安装在汽车变速器性能试验台上,输入端连接离合器,输出端连接被试变速器;在输入轴和输出轴轴承座附近布置2个麦克风,做近声场实验[2];在输出轴的另外一个轴承座上布置一个BK三向加速度传感器;最后连接到DS2000上.试验装置与传感器测点布置如图1所示.

    1.2 数据记录和分析软件

    数据记录软件用DS0250 Throughout Disk.DS2000与电脑之间通过DS0297高速通讯卡进行通讯.测量时,信号通过DS2000采集,然后传输到电脑,由DS0250记录并保存到电脑硬盘中.数据分析软件用DS0221 FFT.把记录的数据载入DS0221FFT中,对其进行相关的处理和分析.

    1.3 试验方法和试验过程

    在增速箱工作的过程中,经过观察发现在输出轴转速接近1 000 r/min,2 000 r/min时噪声比较大.因此对增速箱分别做输出轴转速为1 000 r/min,2 000 r/min,3 000 r/min时的空载和负载实验,每种工况做2次实验.对比前后2次数据的相似程度,若相似程度高,则可得到实验的数据.

    2 数据处理及分析

    每次试验有2个声压传感器和1个加速度传感器采集信号,每种工况做2次实验,分析比较2次实验的相似程度后得到最终的数据.通过对所得到的所有的数据进行统计分析,发现在各种工况下的实验数据十分相似,代表性的特征都会出现. 3 000 r/min负载工况的功率谱图如图2所示.

    从图2可以看出几个特征频率以及在特征频率的附近有大量的边频带.经过统计分析在1 800Hz,1 975 Hz,3 600 Hz时,振动和声压信号的频谱幅值较大,为特征频率[3].增速箱的传动结构如图3所示.

    轴的转频公式:

    啮合频率计算公式:

f

    根据上面公式计算在3 000 r/min下齿轮箱本身的频率成分如表1所示.

    增速器的轴承选用的SKF产品,通过该公司的技术支持得到了轴承的故障频率.轴承的故障频率都在低频段,因而对噪声的贡献量不是最突出的.通过对比表1数据发现,特征频率是第一级齿轮对的二阶啮合频率和第二级齿轮对的一阶啮合频率,所以噪声源可能为2对啮合的齿轮.根据齿轮传动产生的噪声特点即空载时齿轮传动产生的噪声较大,当啮合的齿轮对加载后产生的噪声会减小[1].因此对比同一转速下的空载和负载实验数据,发现空载和负载工况下输出轴麦克风测得的声压信号幅值变化不大.而输入轴麦克风在负载工况下测得的声压信号幅值减小.所以噪声源可能为第二级齿轮对.为了验证这个结论,对得到的声压信号用Head Arte-miS做了互动滤波,滤掉了几个特征频率,然后输出声音文件,通过对比噪声明显减小,最终确定噪声源为第二级齿轮对.