傳動系統噪聲的案例
車輛齒輪油對汽車傳動系統噪聲的影響
車輛齒輪油對汽車傳動系統噪聲的影響
車輛齒輪油對汽車傳動系統噪聲的影響.pdf
基于Actran針對傳動系統噪聲的仿真方案
01
傳動系統噪聲特點及描述方式
傳動系統噪聲特點
? 傳動系統的噪聲主要包含嘯叫噪聲與敲擊噪聲
? Whine
at lower rpm (1000-2500 rpm)
? Rattle
at higher rpm (>2500 rpm)
? 舉例：上圖為FORD某發動機由于平衡軸 齒輪嚙合產生的噪聲瀑布圖：
– 嘯叫（whine）主要由旋轉運動的階次產生。對于此款機型，低轉速嘯叫現象較明顯。
– 敲擊噪聲（rattle）主要由一些較隨機的齒間碰撞產生，在此款機型上高轉速敲擊噪聲較明顯。
振動噪聲的時域描述與頻域描述
? 振動噪聲最原始的描述為時域描述，如上圖，振動加速度信號，或麥克風記錄的聲壓信號。
? 時域上的振動或聲壓均為實數，記錄脈動信號
在平均值上下快速的變化。
? 時域信號通過信號處理，可以轉換為頻域結果。此轉換的基本原理為傅里葉變換。如上圖，將以上時域信號進行時間上的分段，并進行傅里葉變換，可以得到每個時間段的頻譜，并組合
成瀑布圖。
? 頻域上的結果為復數，包含實部、虛部，或幅值、相位信息。聲壓級或聲功率級（dB）等概念均為頻率上描述。
振動噪聲的頻域諧波描述
? 計算傳動系統的專用軟件工具經常使用頻域諧波（harmonic）的方式描述產品的動力學特性。
? 此種方式的優點在于計算快速，描述清晰，僅關注諧波成分。
? 此方法局限在于非諧波成分響應完全為零，即非產品固有階次部分的數值結果為零。
展開 某車型傳動系沖擊噪聲問題分析
摘 要：隨著汽車電動化的普及，市場對整車噪聲、振動與聲振粗糙度（NVH）性能要求越來越高。另外因為電機扭矩響應相比發動及更加迅速，傳動系統的沖擊噪聲會更加明顯，極大地影響了整車的舒適性。文章針對某車型傳動系統的沖擊噪聲，進行了系統的分析研究。基于臺架的NVH測試手段對油溫、齒輪油黏度及扭矩爬升斜率、扭矩峰值、齒側間隙等五個因素進行了細致對比測試驗證，通過對測試信號的時域分析，確定了關鍵影響因素及零部件，為沖擊噪聲的解決方案提供了相關解決思路。
關鍵詞：傳動系沖擊噪聲;臺架NVH測試;時頻分析;
隨著人民生活水平的不斷提高，人們對整車舒適性的要求也越來越高。傳動系統（包含減速器、驅動橋、傳動軸）作為汽車中的重要組成部分，主要起到降速增扭的作用，其常見的噪聲、振動與聲振粗糙度（Noise,Vibration,Harshness,NVH）問題包含齒輪嘯叫聲及沖擊噪聲，對整車NVH性能影響至關重要[1,2]。對于傳動系NVH問題的分析研究不僅需要考慮其在正常行駛中的表現，更要考慮在特殊工況下引起的NVH問題。近幾年，趙忠偉等[3]通過多體動力學模型的建立，分析了變速箱產生敲擊的原因，并提出相關解決方案；嚴生輝[4]通過控制變量法，得出了扭矩斜率、非負扭矩對沖擊噪聲的影響。
傳動系統沖擊噪聲會在整車各工況下均會產生，影響因素較多。總體來說，按照產生沖擊噪聲的工況可以初步分為起步踩油門瞬間和制動瞬間工況、勻速行駛工況、松油門滑行工況、加速及制動工況等四種。
對于后三種工況下出現的持續或者間歇性沖擊噪聲，主要影響因素包含電控策略、零部件損壞、傳動軸角度等。本文主要針對第一種工況下產生的沖擊噪聲進行分析與研究，對其他工況下產生的沖擊噪聲進行簡要的總結性概括說明。
沖擊噪聲的振動源主要來于驅動橋、變速箱等傳力機構。
展開 齒輪傳動噪聲形成的主要原因及對策
對無法修復的損傷零部件，必須予以更換，以保證系統獲得穩定的噪聲等級。
使用維護原因及對策
對齒輪傳動系統正確的使用維護雖不能降低系統噪聲等級，保證傳遞精度，但卻能防止其指標劣化，增大使用壽命。
1. 傳動系統內部清潔
傳動系統內部的清潔是保證齒輪正常運轉的基本條件，任何雜質污物的進入都將影響并損傷齒輪傳動系統，最終導致噪聲的產生，損壞傳動系統。
2. 系統正常工作的工作溫度
保證傳動系統正常的工作溫度，防止系統因過大的溫升產生變形，導致非正常嚙合，可以防止噪聲的增大。
3. 及時的潤滑和正確使用油品
不認真的潤滑和錯誤的使用潤滑油脂都將對系統產生不可估量的損害。保證系統得到及時正確的潤滑，可使系統保持在一定的噪聲等級范圍內，延緩劣化趨勢。高速運轉的齒輪，齒面摩擦會產生大量的熱能，潤滑不當，將會導致輪齒的損傷，影響精度，噪聲亦會增大。設計時要求齒輪副有適當的間隙（嚙合輪齒的非工作面間的間隙，以補償熱變形與貯存潤滑油脂）。對潤滑油脂的正確使用和選擇，可保證系統安全有效運行，穩定噪聲等級。
4. 對齒輪運動系統的正確使用
按照系統正常操作順序使用它，可以最大限度地避免系統的損傷及損壞，保證穩定的噪聲等級。在系統的正常負載范圍使用系統，因為齒輪傳動系統傳動噪聲隨負載的增加而增大。
5. 定期維護與保養
定期的維護保養（換油，更換已磨損零部件，緊固件松動部件，清除系統內部雜物，調整各部間隙至標準規定值，檢定各項幾何精度等。）可以提高系統抵抗噪聲等級劣化能力，維持系統狀態穩定。
展開 
直升機噪聲為什么這么大？
雖然對于直升機使用者來說，聽到直升機旋翼旋轉的聲音，表明直升機正處于安全的飛行狀態，可能它正在拯救生命，或是在商業運營之中，但對于普通民眾而言，這種聲音只是一種非常不受歡迎的噪聲尤其在低空飛行中，已經嚴重影響到了人們正常的作息生活，那么直升機的噪聲為什么這么大呢，它的噪聲源主要是什么，該如何去改善呢，我們一起進行探討。
直升機噪聲來源
渦軸發動機、傳動系統及旋翼系統作為三大主要動部件，是直升機絕大部分噪聲來源。渦軸發動機轉子轉速一般在20000～60000r/min，旋翼系統轉速范圍一般不超過500r/min，而傳動系統是將高轉速發動機功率轉化為低轉速旋翼空氣動力的橋梁，其傳動鏈上各級齒輪轉速介于旋翼低轉速與發動機轉子高轉速之間，因此直升機噪聲頻率從低到高，涉及范圍很大。
渦軸發動機噪聲
渦軸發動機主要噪聲來源于氣流通道中引起的氣動噪聲以及發動機結構振動產生的機械噪聲，其中氣動噪聲與結構振動相互耦合，使得發動機噪聲研究成為異常復雜的多物理場耦合問題。
傳動系統噪聲
傳動系統噪聲主要源于因齒輪嚙合誤差引起的高頻嚙合激振力引起的機匣、支架等結構的振動而產生的結構性噪聲。傳動系統噪聲與機械振動緊密聯系且相互耦合影響，一方面振動可能影響系統性能，導致系統零部件過早疲勞，甚至失效；另一方面傳動系統噪聲是直升機艙內噪聲的最主要來源，對直升機乘員直接產生不利影響。
旋翼系統噪聲
渦軸發動機及傳動系統產生的噪聲由于頻率較高，在傳播過程中衰減很快，因此影響范圍主要集中于機艙內的乘員。
展開 基于DSP和FPGA的錐齒輪傳動噪聲測試分析系統設計
了彌補“聽力法”過于依賴工人經驗且無法精確判斷錐齒輪傳動質量的缺陷，提出了一種基于ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的錐齒輪傳動噪聲測試分析系統設計方案。利用ＤＳＰ作為系統控制和數據處理的核心，采集噪聲信號，經過濾波、模數轉換、頻譜分析綜合事Ｉ斷錐齒輪傳動質量；利用現場可編程門陣歹ｌｊ（ＦＰＧＡ）的邏輯控制協調ＤＳＰ實現整個系統功能；利用鍵盤和ＬＣＤ的硬件設計實現人機接１＝／；此外，系統還可通過串口模塊與ＰＣ機通信實現信號數據存儲。該系統功能集成、結構簡單，為控制錐齒輪傳動質量提供了一種有效的分析和測試工具。
基于DSP和FPGA的錐齒輪傳動噪聲測試分析系統設計.pdf
展開 電驅動系統減速器剛柔耦合動力學建模及振動噪聲優化
一體化電驅動系統動力學建模方法：現階段與此方面有關的研究內容較少，在之前，有關人員的關注內容主要包括兩方面內容，分別是齒輪傳動系統噪聲與驅動電機振動噪聲。結合電驅動系統 NVH 特性研究成果可知，驅動電機振動噪聲來源多為徑向電磁力，研究人員經常忽略電磁切向力所造成的影響。即在使用一體化電驅動系統動力學建模分析 NVH 特性展開研究時，研究人員需提高對電驅動系統整體耦合建模的關注度，以提高分析結果權威性與科學性。
1.2 電驅動系統振動噪聲優化
現階段與電驅動系統振動噪聲優化的研究內容主要包括兩方面，分別是電機本體振動噪聲優化與減速器本體振動噪聲優化，具體內容如下：
1. 電驅動系統減速器振動噪聲優化方法：現階段導致電驅動系統減速器或變速器產生較為嚴重的噪聲問題的主要原因有兩種，分別為齒輪嘯叫噪聲與非承載齒輪副出現的齒輪敲擊噪聲。即研究人員應以上述兩方面為切入點展開詳細研究，目前技術人員常用優化方法有三種，分別是 NVH 激勵源、優化傳遞路徑以
及優化殼體響應。
2. 電驅動系統驅動電機振動噪聲優化方法：現階段，驅動電機振動噪聲主要包括三類，分別是電磁噪聲、機械噪聲以及空氣動力噪聲。由于不同噪聲出現原因不同，因此所使用優化方法也存在一定差異。即在實際工作中，技術人員需結合實際情況制定具體優化方案。
2 電驅動系統剛柔耦合動力學建模
2.1 電機及箱體柔性有限元建模
該部分建模工作在整體建模中占有重要地位，所構建有限元模型可以影響計算振動噪聲計算速度與計算結果準確性。通常情況下，在針對此部分內容進行建模時，需要將其劃分為電機殼體、定子、轉子、電磁力施加方式四部分，然后根據具體結構選擇具體建模方式，下面以電驅動系統箱體與電機定子為研究對象，闡述有限元建模方式 [2]。
展開 電驅動系統減速器剛柔耦合動力學建模及振動噪聲優化
對其發展進行分析發現，電驅動系統振動噪聲問題成了限制其發展的主要原因，實際優化中，可以嘗試以電驅動系統減速器剛柔耦合動力學模型為切入點，針對振動噪聲展開分析，明確最終優化。
1 電驅動系統動力學建模及振動噪聲研究現狀
1.1 電驅動系統動力學建模
通過對現有資料進行收集整理可知，現階段，驅動電機與減速器的一體化電驅動系統動力學模型為劣勢內容，研究人員對其關注度較低，在所構建的耦合電磁激勵與齒輪傳遞誤差激勵模型中，都滲透有其內部結構組成耦合變形內容。下面針對驅動電機系統建模與一體化電驅動系統動力學建模進行了闡述：
1. 驅動電機振動噪聲建模：現階段，此方面內容常用建模手法有很多，比如數值計算方法、解析計算方法、半解析計算方法等。從本質上進行分析，驅動電機電磁振動噪聲計算具有復雜性特點，包括眾多類型問題，比如電磁場、結構模態、振動相應等。借助上述方法可以高速、優質地完成電磁力計算，模擬出其在自然狀態下的振動噪聲情況 [1]。
2. 一體化電驅動系統動力學建模方法：現階段與此方面有關的研究內容較少，在之前，有關人員的關注內容主要包括兩方面內容，分別是齒輪傳動系統噪聲與驅動電機振動噪聲。
展開 某純電動汽車驅動系統24階振動噪聲的分析與優化
1.1 來源
當前純電動汽車越來越多地采用水冷驅動電機系統，取消散熱風扇，也就沒有了由于風扇轉動使空氣流動、撞擊、摩擦而產生的空氣噪聲，主要表現在以下幾個方面：①驅動電機電磁噪聲，驅動電機作為聲源，電磁噪聲是由電機本身的結構特性、氣隙磁場、電磁力波、電機控制器驅動電機帶負載時電流的急速增大或減小等因素造成的。另外驅動電機的電磁噪聲也受電機控制器的控制策略、IGBT的開關頻率的影響。②傳動系統機械噪聲，傳動系統機械噪聲的主要來源是齒輪嚙合噪聲、花鍵嚙合噪聲、驅動電機轉子不平衡、軸承噪聲、裝配偏心產生的噪聲等。③扭轉振動和噪聲，經常發生在車輛加速或減速的過程中某一速度段車輛有抖動噪聲，典型的表現為加速共振特性，這是由于當驅動電機裝配在整車上時，驅動電機與減速器、驅動電機與懸置、傳動軸等驅動系統零部件組合為一體形成新的模態，驅動電機的輸出扭矩激勵頻率是隨速度變化的，當同動力總成傳動系統固有頻率接近時，產生共振，強化了局部的振動噪聲。
1.2 傳遞路徑
驅動電機振動噪聲的傳播路徑一般分為兩類，如圖1所示，一類是從驅動電機本體機殼、端蓋傳導出來的振動噪聲通過懸置系統傳遞到車身及車內，另一類是通過驅動電機轉子軸系傳遞到傳動軸、懸架系統、車身及車內。
圖1 驅動電機振動噪聲傳播路徑
1.3 優化途徑
純電動汽車驅動電機系統振動噪聲優化一般從以下幾個方面入手：①降低激勵源，中低速時風噪和路噪比較小，車內外噪聲主要來源于驅動電機，降低驅動電機電磁噪聲應從設計階段開始控制。
展開 某純電動汽車驅動系統24階振動噪聲的分析與優化
文獻［6］基于振動噪聲傳遞路徑分析，使用對電機及減速器進行聲學包裹的方法實際驗證對改善車內高頻嘯叫有明顯效果。文獻［7］利用解析法和有限元法對變頻器供電時永磁電機的氣隙磁場、電磁激振力和噪聲的主要頻率進行分析得出：永磁電機在變頻器供電時定子的高次時間諧波電流在氣隙磁場中產生頻率與變頻器開關頻率相關的空間氣隙磁場諧波，其振動噪聲頻率主要分布在開關頻率及其倍數附近。
1.1 來源
當前純電動汽車越來越多地采用水冷驅動電機系統，取消散熱風扇，也就沒有了由于風扇轉動使空氣流動、撞擊、摩擦而產生的空氣噪聲，主要表現在以下幾個方面：①驅動電機電磁噪聲，驅動電機作為聲源，電磁噪聲是由電機本身的結構特性、氣隙磁場、電磁力波、電機控制器驅動電機帶負載時電流的急速增大或減小等因素造成的。另外驅動電機的電磁噪聲也受電機控制器的控制策略、IGBT的開關頻率的影響。②傳動系統機械噪聲，傳動系統機械噪聲的主要來源是齒輪嚙合噪聲、花鍵嚙合噪聲、驅動電機轉子不平衡、軸承噪聲、裝配偏心產生的噪聲等。③扭轉振動和噪聲，經常發生在車輛加速或減速的過程中某一速度段車輛有抖動噪聲，典型的表現為加速共振特性，這是由于當驅動電機裝配在整車上時，驅動電機與減速器、驅動電機與懸置、傳動軸等驅動系統零部件組合為一體形成新的模態，驅動電機的輸出扭矩激勵頻率是隨速度變化的，當同動力總成傳動系統固有頻率接近時，產生共振，強化了局部的振動噪聲。
展開 某純電動汽車驅動系統24階振動噪聲的分析與優化
文獻［6］基于振動噪聲傳遞路徑分析，使用對電機及減速器進行聲學包裹的方法實際驗證對改善車內高頻嘯叫有明顯效果。文獻［7］利用解析法和有限元法對變頻器供電時永磁電機的氣隙磁場、電磁激振力和噪聲的主要頻率進行分析得出：永磁電機在變頻器供電時定子的高次時間諧波電流在氣隙磁場中產生頻率與變頻器開關頻率相關的空間氣隙磁場諧波，其振動噪聲頻率主要分布在開關頻率及其倍數附近。
1.1 來源
當前純電動汽車越來越多地采用水冷驅動電機系統，取消散熱風扇，也就沒有了由于風扇轉動使空氣流動、撞擊、摩擦而產生的空氣噪聲，主要表現在以下幾個方面：①驅動電機電磁噪聲，驅動電機作為聲源，電磁噪聲是由電機本身的結構特性、氣隙磁場、電磁力波、電機控制器驅動電機帶負載時電流的急速增大或減小等因素造成的。另外驅動電機的電磁噪聲也受電機控制器的控制策略、IGBT的開關頻率的影響。②傳動系統機械噪聲，傳動系統機械噪聲的主要來源是齒輪嚙合噪聲、花鍵嚙合噪聲、驅動電機轉子不平衡、軸承噪聲、裝配偏心產生的噪聲等。③扭轉振動和噪聲，經常發生在車輛加速或減速的過程中某一速度段車輛有抖動噪聲，典型的表現為加速共振特性，這是由于當驅動電機裝配在整車上時，驅動電機與減速器、驅動電機與懸置、傳動軸等驅動系統零部件組合為一體形成新的模態，驅動電機的輸出扭矩激勵頻率是隨速度變化的，當同動力總成傳動系統固有頻率接近時，產生共振，強化了局部的振動噪聲。
展開 
《汽車噪聲與振動：理論與應用》
目錄：
第一篇 汽車噪聲與振動的基本原理和分析方法
第一章 汽車歷史、結構、噪聲與振動概述
第二章 聲學基礎
第三章 振動基礎
第四章 有限元法
第五章 邊界元方法
第六章 統計能量分析法
第七章 模態分析與綜合
第八章 傳遞路徑分析法
第九章 汽車振動噪聲測試技術
第二篇 發動機及動力傳動系統的噪聲與振動
第十章 發動機的振動
第十一章 發動機的噪聲
第十二章 管道聲學及進氣系統的噪聲與振動分析
第十三章 排氣系統的噪聲與振動分析
第十四章 動力裝置的振動隔離系統分析
第十五章 動力傳動系統的噪聲與振動
第三篇 車身及整車噪聲與振動
第十六章 車身振動和結構傳播噪聲
第十七章 空氣傳播噪聲
第十八章 風激勵噪聲
第十九章 整車噪聲與振動的綜合分析
第四篇 汽車噪聲與振動專題
第二十章 汽車噪聲與振動的評價
第二十一章 汽車產品開發和噪聲與振動控制
第二十二章 汽車主動和半主動噪聲與振動控制
第二十三章 摩擦引起的噪聲與振動
第二十四章 汽車噪聲與振動控制的新問題和發展趨勢
附錄 汽車噪聲振動術語英中文對照
展開 新書推薦！
目錄：
第一篇 汽車噪聲與振動的基本原理和分析方法
第一章 汽車歷史、結構、噪聲與振動概述
第二章 聲學基礎
第三章 振動基礎
第四章 有限元法
第五章 邊界元方法
第六章 統計能量分析法
第七章 模態分析與綜合
第八章 傳遞路徑分析法
第九章 汽車振動噪聲測試技術
第二篇 發動機及動力傳動系統的噪聲與振動
第十章 發動機的振動
第十一章 發動機的噪聲
第十二章 管道聲學及進氣系統的噪聲與振動分析
第十三章 排氣系統的噪聲與振動分析
第十四章 動力裝置的振動隔離系統分析
第十五章 動力傳動系統的噪聲與振動
第三篇 車身及整車噪聲與振動
第十六章 車身振動和結構傳播噪聲
第十七章 空氣傳播噪聲
第十八章 風激勵噪聲
第十九章 整車噪聲與振動的綜合分析
第四篇 汽車噪聲與振動專題
第二十章 汽車噪聲與振動的評價
第二十一章 汽車產品開發和噪聲與振動控制
第二十二章 汽車主動和半主動噪聲與振動控制
第二十三章 摩擦引起的噪聲與振動
第二十四章 汽車噪聲與振動控制的新問題和發展趨勢
附錄 汽車噪聲振動術語英中文對照
展開 汽車噪聲與振動：理論與應用
點擊看大圖
汽車噪聲與振動：理論與應用
作者：龐劍，諶剛，何華 編著
出版社：北京理工大學出版社
ISBN：7564007494
印次：1
紙張：膠版紙
出版日期：2006-6-1
字數：597000
版次：1
定價：80元 當當價：70.4元
折扣：88折 鉆石VIP價：70.40元
該圖書已被瀏覽了 116次 共有顧客評論0條
內容提要：
本書全面論述了汽車振動的基礎理論和實際應用，涉及發動機、動力傳動、車體、整車等系統。全書分為四篇，共二十四章。第一篇“汽車噪聲與振動的基本原理和分析方法”概述了汽車澡聲與振動的特點，全面介紹了實際中用到的分析與測試方法。第二篇“發動機及動力傳動系統的噪聲與振動”介紹了發動機的噪聲與振動，進氣系統和排氣系統噪聲與振動，動力裝置隔振系統和傳動軸系的振動與噪聲。第三篇“車身及整車噪聲與振動”介紹了結構振動和結構噪聲、空氣器噪聲及風激勵噪聲、整車噪聲與振動的分析。第四篇“汽車噪聲與振動專題”介紹了汽車噪聲與振動的評價、主動控制、噪聲振動控制與產品開發的關系、摩擦噪聲、汽車噪聲與振動的新問題和發展趨勢。
作者簡介：
龐劍：1985年獲武漢理工大學工學學士學位，1991年獲上海交通大學工學碩士學位，1996年獲美國俄克拉荷馬大學工學博士學位。曾任武漢船舶設計研究所工程師，Stewart and Stevenson公司高級工程師和技術專家。1999年加盟福特汽車公司。
展開 RecurDyn 應用：基于多體動力學的齒輪傳動系統動力學仿真
本文介紹基于多體動力學的齒輪傳動系統動力學仿真，使用多體動力學對齒輪傳動系統進行動態仿真的一種新方法，這一方法能使工程師在各種情況或條件下開發齒輪傳動系統。首先，介紹RecurDyn/DriveTrain 解決方案；其次，分享相關應用案例；然后，將繼續驗證這種齒輪接觸計算方法；最后進行總結。
首先，先介紹一下RecurDyn/Drivetrain的解決方案，如何在通用多體動力學軟件RecurDyn中合理地對傳動系統進行仿真。
多體動力學能夠考慮到應用于多個體的力，是一種計算時域中機械系統的動態行為的仿真方法。RecurDyn 已廣泛應用于各個工業領域，包括汽車、建筑設備、印刷設備、家電產品和精密儀器，汽車領域的應用案例如上圖所示。大家可以看到，RecurDyn適用于各種運動分析類型。
接下來，我想介紹一個RecurDyn用于齒輪傳動系統行為仿真的新功能。現有的傳動系統中的NV（振動噪聲））方面的問題越來越嚴重，因此BEV（純電動汽車）和 HEV（混合動力汽車）正在汽車行業中興起。
齒輪接觸引起的噪聲和振動通過軸、軸承和外殼傳遞到底盤。嚙合偏差是齒輪傳動系統中NV（噪聲振動）的主要來源。
嚙合偏差是由齒輪連接的軸的變形或軸的輕微偏移引起的，要對這種情況進行精確仿真，在此建模中必須考慮以下 4 個因素：
- 齒輪變形的可變嚙合剛度和嚙合時的齒數量變化
- 考慮彎曲變形和軸的扭轉變形
- 考慮在軸承施加的組合載荷下的軸承剛度
- 考慮在應用載荷下外殼的變形
特別是在高精度齒輪接觸計算中，這些因素是必需的，因為振動主要是由齒輪接觸引發。
展開 