| 单词 | 汽车传动系扭振噪声的发生机理及控制方法 |
| 释义 | 【汽车传动系扭振噪声的发生机理及控制方法】 为提高汽车的动力性能和降低其燃料消耗率，常采用的技术措施是，采用柴油机并强化发动机的动力性能，以及减小汽车的整车装备质量等。但是，柴油机的工作平稳性比汽油机差，且在强化其动力性能的同时，曲轴扭矩和转速波动率一般也随之增大，因此将使汽车的传动系受到更强烈的扭振激励。另外，传动系的质量减小，也会导致其扭振响应幅值进一步增大，这也限制了一些可降低扭振噪声措施的应用。一些较低振动噪声级的汽车，传动系的振动噪声甚至会成为引起车内噪声的主要原因。因此，必须注重汽车传动系扭振噪声的控制问题。 随着扭振研究工作的逐步深入，优选具有良好扭振特性的传动轴系设计方案和附设其它减振元件(动力吸振器、弹性联轴节和传动轴副齿轮等)，已成为控制现代船舶柴油机传动轴系扭振噪声的主要方法。对汽车传动系扭振进行研究时，这些方法都得了程度不同的应用。由于汽车的传动轴系较少发生因扭振引起的强度破坏等事故，故使其具有和船舶传动系扭振不同的一些特点。(1)汽车传动系扭振会导致齿轮传动装置产生噪声，并与整车纵向振动、传动系弯曲振动和驱动桥悬架系扭曲振动等互相耦合，产生复杂的结构振动和车内噪声，严重影响汽车的乘坐舒适性；由于传动系扭振还会降低驱动轮的附着性能，因而还会影响在松软路面上行驶的越野汽车的通过性。(2)汽车传动系扭振的激励源较多，因此导致产生较为复杂的扭振响应。其中，发动机曲轴扭矩波动始终是扭振的主要激励源。另外，万向节非等速传动，会使传动轴产生复杂的非线性扭振。万向节传动输出轴转速波动激起的主减速器扭振、主减速器锥齿轮副啮合误差的主谐量、干摩擦式离合器在接合过程中的不均匀性、路面的随机性(或周期性)变化，以及汽车驱动轮的不平衡等，都是激起传动系扭振的激振因素。(3)汽车传动系的结构比较紧凑，且其运转速度变化范围很宽(发动机最高工作转速是其最低工作转速的5～10倍)。因此，通过改变传动系的结构设计来避免在常用转速范围内产生扭振共振是很困难的。由汽车传动系扭振引起的噪声主要来自变速器、主减速器和驱动发动机附件的齿轮系，早期曾将其归结于齿轮等零部件的质量缺陷，后来才认识到它们与传动系的扭振密切相关。1．变速器噪声。通常所说的变速器噪声产生过程如下：由传动系扭振引起齿轮副(以及花键副，下同)的齿间冲击，齿轮轴将受到的冲击经过轴承传递给箱壁，激起箱壁的横向振动，由此激发周围空气振动，产生噪声，并传入车内。此外，齿间冲击噪声也会透过箱体而传播，并对箱壁产生激振力，不过这种激振作用较小。变速器齿轮副的齿间冲击在汽车行驶过程中或停车(发动机怠速运转)时均可发生，传动系发生某阶扭振共振或来自曲轴的扭振激励较强(低速怠速工况)时，其冲击也较强。经常发生轮齿冲击的是变速器中未传递工作扭矩的常啮合齿轮副，但若扭矩振幅超过其平均值，传递扭矩的齿轮副也会产生轮齿冲击。变速器润滑油温度升高而使其粘度降低时，轮齿冲击更易于发生。试验和计算分析结果表明，汽车处于制动状态发动机怠速运转时，引起变速器噪声的主要原因是第1轴与中间轴之间的常啮合齿轮副的齿间冲击，其次是中间轴与第2轴之间的常啮合齿轮副以及离合器花键副的齿间冲击。该振系的非线性扭振特性有时会导致变速器噪声级产生显著的跳跃现象。而人耳对其变化幅度往往更敏感，因此降低怠速时的变速器噪声是一个尤为重要的问题。变速器噪声虽起因于轮齿的冲击，但与箱体的固有振动特性也密切相关。研究表明，变速器噪声级与其箱壁的振动加速度成正比，变速器的最严重噪声往往发生在齿轮系扭振较强且与箱壁产生共振的情况下。因此，为降低变速器噪声，必须从各个方面采取综合控制措施。但是，应该注意到，大多数减振降噪措施的可行性都程度不同地受到汽车基本性能和制造技术的限制。目前采取的主要控制方法有：(1)减小发动机曲轴扭矩(或转速)波动率。增大飞轮的转动惯量是达到这一目的的有效措施之一，但会对发动机的减速性能和变速器的换档性能产生不利的影响。而且也与汽车轻量化的要求相背离。另外，提高发动机怠速转速也可减小曲轴转速波动率，从而有利于怠速时降低变速器噪声，但这样又会使油耗率增加。(2)减小变速器齿轮副的啮合间隙。这是降低齿轮噪声的一种有效措施。但从变速器设计和制造上保证多个齿轮副均具有适当小的齿隙是比较困难的，而且过小的齿隙会产生困油现象，反而会导致更强烈的噪声。因此，采用附加元件(副齿轮)或在啮合齿面上增设橡胶－金属弹性材料附层来减小齿间冲击的方法受到了重视，尤其是后者，它体现了一种全新的齿轮设计思想，具有多方面的优越性，可比传统齿轮降低噪声10～20dB。(3)改善齿轮系的扭振特性。根据吕振华等(1991)的结构动力学最优修改原理，可通过修改扭转刚度和转动惯量以改变传动系的部分固有扭振特性，降低齿轮系的扭振共振幅值或将有关的共振临界转速移至常用工况范围以外。另外，必要时可在传动轴前端等处采用阻尼式扭振吸振器，以进一步消减齿轮系在共振或非共振工况下的扭振响应。(4)改善箱体的固有振动特性。为避免箱壁受来自齿轮系的激励而发生共振，可设法提高箱体固有频率。比较有效的措施是使箱壁曲面化，并适当加厚箱壁或在其薄弱处加筋。随着设计水平的提高，应在设计阶段对箱体的固有振动特性进行计算预测，据此对箱壁进行曲面化或加厚的设计。(5)采取隔振措施。在变速器的每个轴承上装入一只由阻尼合金材料制成的隔振环，可大幅度地减小轮齿向箱壁传递的冲击力，此种减振降噪方法简单、有效。(6)增大变速器内润滑油对齿轮的拖曳阻力矩，这需增加油液深度或粘度，但一般仍不能使拖曳阻力矩达到足以阻止无负载常啮合轮副产生轮齿冲击的要求，因而不能显著地降低变速器噪声，却可能导致一些不利的结果，如使油温升高、粘度减小、变速器的换档性能变差。另外，为了消除发动机机体振动引起变速器箱体振动而产生的辐射噪声、用手动制动器驻车而发动机怠速运转期间变速器轮齿冲击引起的手制动索的高频振动和噪声、汽车动力总成通过悬置件在车架上的刚体型振动引起的变速杆和手制动索的振动噪声，应在相关的振动传递途径上进行适当的结构修改，并设计和采取一些辅助减振措施。2．主减速器噪声。主减速器噪声是指由于主减速器振动引起的车内噪声，按其发生机理可分为两类：(1)汽车传动系在小扭矩负荷下工作时，由于传动轴的不等速传动或曲轴扭矩波动所激励的传动系扭振，将导致主减速器锥齿轮副的轮齿冲击，由此产生的噪声即称之为主减速器齿轮噪声。(2)传动系发生较强的扭转或弯曲振动时，通过主减速器小锥齿轮的耦合作用，可使驱动桥－悬架系产生绕驱动轮轴线的回转俯仰角振动(简称为驱动桥回转振动，有时也称之为悬架板簧卷曲振动)，悬架作用于车身(承载式或非承载式)的交变力又诱发驾驶室或车身的薄板振动而产生结构噪声和空腔空气噪声，称之为驱动桥噪声或悬架噪声。当以上系统的扭转振系、弯曲振系和回转振系之一发生共振时，驱动桥回振及由此引起的车内噪声便显著增大，这种噪声可在较宽的频率范围内(约为400～2000Hz)发生，但其频率成分较单一，接近于纯音，人耳对其很敏感，即使它比车内的其它噪声低10dB，也会使乘员感到不适。控制措施：(1)减小传动轴的转速波动和主减速器锥齿轮副的传动误差。但前者与传动轴的设计布置有关，且随汽车运行工况而变，后者则取决于锥齿轮副的加工与装配质量。因此，减小传动系扭振激励受各种因素的限制，不易取得显著的效果。(2)改善有关各振系的固有振动特性。首先，采取各种结构修改措施，对传动系的一些扭振和弯振模态频率进行调整，使两者互相适当分离，同时也远离驱动桥回振模态频率，以免产生耦合共振。基于同样的理由，还应对车身的有关弯曲振动模态频率进行调谐。因驱动桥对其回振轴线的转动惯量和悬架在回振方向的弹性特性都不易改变，所以不便调节回振模态频率。但实际上，因悬架系内各连接点上设置有橡胶衬套，这此衬套在起隔振缓冲作用的同时也具有降低回振模态频率的作用。其次，可利用附加质量或阻尼式动力吸振器使传动系扭振和弯振在主减速器输入轴处的振幅得以减小。此外，在新车设计开发阶段，如能对车身的弯曲振动模态进行计算预测，则应将悬架弹性元件与车身的连接位置选定在车身的主要弯曲模态的节点附近。(3)在悬架机构与车身的连接处加装弹性元件以隔振；对于承载式车身，还可在底板上涂附阻尼材料以减振。3．发动机齿轮系噪声。发动机曲轴前端的扭振角位移较大，因此，由曲轴驱动的发动机附件的齿轮系容易产生较强的扭振，并因轮齿间的冲击而产生噪声。曲轴发生扭振共振时，这种噪声甚至会成为发动机噪声的主要成分。在曲轴前端安装阻尼式扭振振器，可以减小扭振共振角位移响应，降低齿轮噪声和曲轴扭振。综上所述，汽车传动系的扭振噪声问题比较复杂，尽管已对其进行对不少的研究，并通过试验和计算分析解决了一些具体问题，但仍存在一些重要的理论和实际问题尚待深入研究。今后应在下述方面做进一步的工作：应用现代结构动力学建模技术和模型简化方法，建立高精度、高效率的扭振分析模型，完整地揭示传动系扭振的固有模态特性、激励特性和响应特性，进一步探索传动系扭振引起车内噪声和振动的机理，研究综合控制措施，完善各种减振元件的设计方法。(吉林工业大学吕振华、冯振东、程维娜，人民交通出版社梁恩忠撰) |
| 随便看 |
科学参考收录了7804条科技类词条，基本涵盖了常见科技类参考文献及英语词汇的翻译，是科学学习和研究的有利工具。