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摘要：本文以处理国内某乘用车变速箱附近啸叫异响问题为例，详细介绍了解决汽车NVH问题每一个阶段的工作内容、方法及重点注意事项。通过有效地解决车辆变速箱附近啸叫异响问题，为今后解决类似汽车NVH问题，提供了直接的参考。
Abstract： In this paper， the work content， methods and key points of solving the NVH problem at each stage are introduced in detail by taking the case of dealing with the squeak noise near the gearbox of a domestic passenger car as an example. By effectively solving the problem of squeak and abnormal noise near the vehicle gearbox， it provides a direct reference for solving similar vehicle NVH problems in the future.
关键词：啸叫;NVH;参考
Key words： squeak;NVH;reference resources
中图分类号：U471.14 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）20-0136-02
0 引言
随着人们生活水平的不断提高，汽车与人们的生活越来越紧密。大家希望汽车在给人们带来交通便利的同时还能带给人们惬意、愉悦的感受。因此，对汽车的舒乘性要求越来越高。NVH（噪声Noise、振动Vibration及声振粗糙度Harshness）则是舒乘性非常重要的一项性能指标。而啸叫异响是指汽车在行驶过程中发出的非正常声音，反复出现的异常噪声，会令人感觉到很厌烦，严重影响汽车NVH性能。因此，有效解决汽车啸叫异响问题具有非常重要的意义。
1 问题描述
某主机厂设计制造的一款乘用车，在开发试验过程中，驾驶员发现在车速80km/h左右时，变速箱附近出现啸叫异响，尤其在挂5档（转速1800-2200r/min）和挂6档（转速1600-2000r/min）时，噪声最为严重。该啸叫异响问题对了整车的NVH性能产生了不良影响。
2 问题分析
为了确定汽车变速箱附近啸叫噪声到底是如何产生的，按照工况规范进行整车驾驶试验，并使用LMS的Test.Lab软件进行检测分析。对可能因素逐一排查，以期尽快找到问题产生的根源。
测试是在平坦的路面上进行的。测试工况为5档和6档全加速（即5档WOT和6档WOT）。并在变速箱一侧、驾驶员右耳侧、后排中央位置以及变速箱各个支架被动端的Y和Z方向安装传感器及检测装置。检测车辆行驶时振动及噪声，并反复采集数据，得到转速-频率雷达图。通过雷达图分析发现，变速箱与其相连的左悬置被动端在630Hz处产生共振。5档啸叫异响时，转速2070r/min，18阶次;6档啸叫异响时，转速1760r/min，21.6阶次，与驾驶时问题相符。通过查找异响时阶次，确定激励源为变速器主减齿轮。最终确定原因为：汽车行驶时，变速箱主减齿轮啮合产生的振动与左悬置支架耦合造成共振，导致啸叫异响。
3 解决方案
处理汽车NVH问题，主要通过三种途径：
①降低激励源;
②改善传递路径;
③加强声学包装。
解决每一个NVH问题，须从这三个方面入手。降低变速箱总成激励的改进方案成本较高且程序复杂，周期长。因此，不建议对变速箱做改动。通过检测，已确认左悬置与变速箱共振，这是典型传递路径的结构共振。因此从传递路径着手，改善左悬置支架结构及其材料。
3.1 左悬置支架结构改进
针对传递路径的结构共振导致变速箱啸叫的问题，首先对变速箱左悬置支架进行结构优化。
从图1中左悬置支架有限元分析的结果来看，支架壁厚整体相对较薄，容易导致刚度不足，易引起共振。方案一：在左悬置支架部位增加4个加强筋和一个扩展板，用于提高支架刚度，提升支架模态频率，使其远离与变速箱共振频率630Hz，保证车辆在正常行驶状态下不被激励。左悬置改进结构如图2，同时将改进后模型导入CAE分析软件。
从方案一CAE分析图上可发现，第一种改进方案可使左悬置的结构频率提升到992.6Hz，对比630Hz共振频率有所远离，但未达到差距500Hz的目标。因而，在方案一的基础上对左悬置进行第二次结构整改。方案二将左悬置支架上托板两角及单侧边沿翻边，具体左悬置改进结构如图3，同时将改进后模型导入CAE分析软件。
从方案二CAE分析图上可发现，第二种改进方案可使左悬置的结构频率提升到1004Hz，距离共振频率630Hz更远，但是还未达到差距500Hz的目标。因而，在方案二的基础上对左悬置进行第三次结构整改。方案三将左悬置支架上托板两边加焊等厚（3mm）板材，具体左悬置改进结构如图4，同时将改进后模型导入CAE分析软件。
从方案三CAE分析图上可发现，第三种改进方案可使左悬置的结构频率提升到1143Hz，距离630Hz共振频率超出500Hz，该结构不易与变速箱主减齿轮形成共振，达到预期目标。最终确定方案三为整改方案。
3.2 左悬置支架材质优化
通过改变材料，可提高左悬架支架的结构刚度，从而达到提升模态频率的效果。左悬架支架的常用材料有球磨铸铁、铸钢和铸铝。由于之前左悬架支架采用铸铝材质，重量轻，容易与变速箱产生共振。因此决定选用球磨铸铁或铸钢。对比两者减振性能，由于球墨铸铁的具有石墨显微组织，更有利于减振。就减振性能而言，铸钢可能略逊于球墨铸铁，但铸钢的综合机械性能优于铸铁，尤其是抗拉强度和抗冲击性能有明显优势。作为连接变速箱和车身的关键部件，左悬置对整体性能有着更高的要求，因而最终决定了后悬置材质由铸铝改为铸钢。
4 改进效果验证
基于以上改进措施，试制了两个样件，进行了装车试验。首先进行主观评价试验，参与试验人员一致认为车内噪声得到了大幅改善，同原状态相比，车内外降噪明显。而后，利用检测装置对车辆进行了客观测评，测试结果表明，左悬置支架经过优化后，车辆行驶时啸叫噪音明显降低，达到了可以接受的水平，最终确定降噪目标达到。
5 结语
在车辆的开发过程中，经常会遇到NVH性能问题。通过对某国產乘用车的啸叫异响问题的有效解决，总结了汽车NVH性能测试、诊断及改进的一套技术流程，为今后处理类似汽车NVH问题提供参考。
参考文献：
[1]刘显臣.汽车NVH性能开发[M].北京：机械工业出版社，2018.
[2]张守元，李鹤，张义民.阶次跟踪技术及其在汽车NVH中的应用[J].轻型汽车技术，2009（04）：14-17.
[3]邓长勇.汽车噪声测试研究[J].科技创新与应用，2012（15）：8-9.
Abstract： In this paper， the work content， methods and key points of solving the NVH problem at each stage are introduced in detail by taking the case of dealing with the squeak noise near the gearbox of a domestic passenger car as an example. By effectively solving the problem of squeak and abnormal noise near the vehicle gearbox， it provides a direct reference for solving similar vehicle NVH problems in the future.
关键词：啸叫;NVH;参考
Key words： squeak;NVH;reference resources
中图分类号：U471.14 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）20-0136-02
0 引言
随着人们生活水平的不断提高，汽车与人们的生活越来越紧密。大家希望汽车在给人们带来交通便利的同时还能带给人们惬意、愉悦的感受。因此，对汽车的舒乘性要求越来越高。NVH（噪声Noise、振动Vibration及声振粗糙度Harshness）则是舒乘性非常重要的一项性能指标。而啸叫异响是指汽车在行驶过程中发出的非正常声音，反复出现的异常噪声，会令人感觉到很厌烦，严重影响汽车NVH性能。因此，有效解决汽车啸叫异响问题具有非常重要的意义。
1 问题描述
某主机厂设计制造的一款乘用车，在开发试验过程中，驾驶员发现在车速80km/h左右时，变速箱附近出现啸叫异响，尤其在挂5档（转速1800-2200r/min）和挂6档（转速1600-2000r/min）时，噪声最为严重。该啸叫异响问题对了整车的NVH性能产生了不良影响。
2 问题分析
为了确定汽车变速箱附近啸叫噪声到底是如何产生的，按照工况规范进行整车驾驶试验，并使用LMS的Test.Lab软件进行检测分析。对可能因素逐一排查，以期尽快找到问题产生的根源。
测试是在平坦的路面上进行的。测试工况为5档和6档全加速（即5档WOT和6档WOT）。并在变速箱一侧、驾驶员右耳侧、后排中央位置以及变速箱各个支架被动端的Y和Z方向安装传感器及检测装置。检测车辆行驶时振动及噪声，并反复采集数据，得到转速-频率雷达图。通过雷达图分析发现，变速箱与其相连的左悬置被动端在630Hz处产生共振。5档啸叫异响时，转速2070r/min，18阶次;6档啸叫异响时，转速1760r/min，21.6阶次，与驾驶时问题相符。通过查找异响时阶次，确定激励源为变速器主减齿轮。最终确定原因为：汽车行驶时，变速箱主减齿轮啮合产生的振动与左悬置支架耦合造成共振，导致啸叫异响。
3 解决方案
处理汽车NVH问题，主要通过三种途径：
①降低激励源;
②改善传递路径;
③加强声学包装。
解决每一个NVH问题，须从这三个方面入手。降低变速箱总成激励的改进方案成本较高且程序复杂，周期长。因此，不建议对变速箱做改动。通过检测，已确认左悬置与变速箱共振，这是典型传递路径的结构共振。因此从传递路径着手，改善左悬置支架结构及其材料。
3.1 左悬置支架结构改进
针对传递路径的结构共振导致变速箱啸叫的问题，首先对变速箱左悬置支架进行结构优化。
从图1中左悬置支架有限元分析的结果来看，支架壁厚整体相对较薄，容易导致刚度不足，易引起共振。方案一：在左悬置支架部位增加4个加强筋和一个扩展板，用于提高支架刚度，提升支架模态频率，使其远离与变速箱共振频率630Hz，保证车辆在正常行驶状态下不被激励。左悬置改进结构如图2，同时将改进后模型导入CAE分析软件。
从方案一CAE分析图上可发现，第一种改进方案可使左悬置的结构频率提升到992.6Hz，对比630Hz共振频率有所远离，但未达到差距500Hz的目标。因而，在方案一的基础上对左悬置进行第二次结构整改。方案二将左悬置支架上托板两角及单侧边沿翻边，具体左悬置改进结构如图3，同时将改进后模型导入CAE分析软件。
从方案二CAE分析图上可发现，第二种改进方案可使左悬置的结构频率提升到1004Hz，距离共振频率630Hz更远，但是还未达到差距500Hz的目标。因而，在方案二的基础上对左悬置进行第三次结构整改。方案三将左悬置支架上托板两边加焊等厚（3mm）板材，具体左悬置改进结构如图4，同时将改进后模型导入CAE分析软件。
从方案三CAE分析图上可发现，第三种改进方案可使左悬置的结构频率提升到1143Hz，距离630Hz共振频率超出500Hz，该结构不易与变速箱主减齿轮形成共振，达到预期目标。最终确定方案三为整改方案。
3.2 左悬置支架材质优化
通过改变材料，可提高左悬架支架的结构刚度，从而达到提升模态频率的效果。左悬架支架的常用材料有球磨铸铁、铸钢和铸铝。由于之前左悬架支架采用铸铝材质，重量轻，容易与变速箱产生共振。因此决定选用球磨铸铁或铸钢。对比两者减振性能，由于球墨铸铁的具有石墨显微组织，更有利于减振。就减振性能而言，铸钢可能略逊于球墨铸铁，但铸钢的综合机械性能优于铸铁，尤其是抗拉强度和抗冲击性能有明显优势。作为连接变速箱和车身的关键部件，左悬置对整体性能有着更高的要求，因而最终决定了后悬置材质由铸铝改为铸钢。
4 改进效果验证
基于以上改进措施，试制了两个样件，进行了装车试验。首先进行主观评价试验，参与试验人员一致认为车内噪声得到了大幅改善，同原状态相比，车内外降噪明显。而后，利用检测装置对车辆进行了客观测评，测试结果表明，左悬置支架经过优化后，车辆行驶时啸叫噪音明显降低，达到了可以接受的水平，最终确定降噪目标达到。
5 结语
在车辆的开发过程中，经常会遇到NVH性能问题。通过对某国產乘用车的啸叫异响问题的有效解决，总结了汽车NVH性能测试、诊断及改进的一套技术流程，为今后处理类似汽车NVH问题提供参考。
参考文献：
[1]刘显臣.汽车NVH性能开发[M].北京：机械工业出版社，2018.
[2]张守元，李鹤，张义民.阶次跟踪技术及其在汽车NVH中的应用[J].轻型汽车技术，2009（04）：14-17.
[3]邓长勇.汽车噪声测试研究[J].科技创新与应用，2012（15）：8-9.