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商用車驅(qū)動(dòng)橋振動(dòng)與噪聲性能分析

2019-05-20 22:51:40·  來源：EDC電驅(qū)未來  作者：米曉艷  
　
引言：近些年來，隨著人們生活水平的提高和科技的迅速發(fā)展，我國(guó)汽車的擁有量迅速提升，因此，除了最基本的出行需求，人們開始更加關(guān)注車輛的舒適性和安全性。在
引言：近些年來，隨著人們生活水平的提高和科技的迅速發(fā)展，我國(guó)汽車的擁有量迅速提升，因此，除了最基本的出行需求，人們開始更加關(guān)注車輛的舒適性和安全性。在舒適性方面，當(dāng)前，尤其對(duì)于較大的商用車來說，振動(dòng)與噪聲是影響舒適性的重要原因，對(duì)于各大汽車制造商來說，提高車輛的噪聲水平迫在眉睫。在對(duì)于噪聲的研究中，已經(jīng)從對(duì)于整車研究轉(zhuǎn)變?yōu)榱藢?duì)某些特定部件進(jìn)行研究，有一系列的實(shí)驗(yàn)來支持理論。但是，這些理論大部分還沒能與實(shí)踐結(jié)合，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較少，大部分汽車制造廠商只是在整車制造時(shí)采取某些特定手段，將汽車的噪聲水平控制在一定范圍內(nèi)，并沒有從結(jié)構(gòu)和根本上對(duì)于驅(qū)動(dòng)和噪聲進(jìn)行良好的控制，在這方面的研究也不足，因此，對(duì)于汽車制造者來說，一定要對(duì)于車輛噪聲產(chǎn)生的原理進(jìn)行深入的分析，從根本上提高驅(qū)動(dòng)橋的振動(dòng)和噪聲性能，從而提高乘客的乘車質(zhì)量。

一、汽車驅(qū)動(dòng)橋與噪聲研究的現(xiàn)狀
在對(duì)于噪聲的研究中，已經(jīng)從對(duì)于整車研究轉(zhuǎn)變?yōu)榱藢?duì)某些特定部件進(jìn)行研究，有一系列的實(shí)驗(yàn)來支持理論。但是，這些理論大部分還沒能與實(shí)踐結(jié)合，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較少，大部分汽車制造廠商只是在整車制造時(shí)采取某些特定手段，將汽車的噪聲水平控制在一定范圍內(nèi)，并沒有從結(jié)構(gòu)和根本上對(duì)于驅(qū)動(dòng)和噪聲進(jìn)行良好的控制，在這方面的研究也不足

二、汽車驅(qū)動(dòng)橋與噪聲的關(guān)系
對(duì)于商用車來說，驅(qū)動(dòng)橋是其傳動(dòng)系統(tǒng)上的重要組成部分，也是振動(dòng)和噪聲的主要來源之一。驅(qū)動(dòng)橋除了可以產(chǎn)生齒輪噪聲、軸承噪聲，還可以使殼體表面發(fā)生振動(dòng)，從而輻射噪聲。尤其是其與殼體產(chǎn)生共振時(shí)，會(huì)發(fā)出強(qiáng)烈的噪聲，這不但會(huì)使得乘客感到不適，還會(huì)影響到車輛傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。振動(dòng)通過傳遞后，引起了聲輻射，驅(qū)動(dòng)橋的噪聲就是猶豫橋殼體內(nèi)齒輪的沖擊所引起的聲輻射。

三、建立驅(qū)動(dòng)橋有限元模型
為了進(jìn)行驅(qū)動(dòng)橋的模擬試驗(yàn)，我們首先要建立起驅(qū)動(dòng)橋的有限元模型，這一模型需要在三維軟件中完成，建立驅(qū)動(dòng)橋的實(shí)體模型。主要包括橋殼、減速器、軸承蓋、減速齒輪等裝置。首先將建立完成的三維實(shí)體模型導(dǎo)入軟件中，劃分網(wǎng)格，忽略對(duì)于整車力學(xué)性能影響較小的部件。橋殼主體與減速器殼采用螺栓進(jìn)行連接，加入剛性單元用以模擬。最后建立模型的材料。

四、驅(qū)動(dòng)橋的振動(dòng)分析
（一）在驅(qū)動(dòng)橋上安裝減震器，用以檢驗(yàn)其對(duì)于驅(qū)動(dòng)橋的約束情況。據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)振動(dòng)頻率低于2000赫茲時(shí)，噪聲的能量占總體噪聲最多。同時(shí)，從驅(qū)動(dòng)橋殼的模態(tài)分析來看，橋殼的固有頻率較高，因此其在行駛過程中較為穩(wěn)定，不會(huì)與路面產(chǎn)生共振的情況。
（二）此外，還要對(duì)于減速器與齒輪的嚙合沖擊進(jìn)行相應(yīng)的分析，通過軸承、傳動(dòng)軸傳到橋殼體，形成了對(duì)于橋殼的激勵(lì)，這時(shí)，通過瞬態(tài)分析，就可以得到在此過程中，橋殼的嚙合沖擊。
（三）在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們將振動(dòng)時(shí)的時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)化為頻域信號(hào)，這樣就可以與橋殼的模態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)，找到可能引起較大振動(dòng)的頻率。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們可以看出，齒輪嚙合對(duì)于驅(qū)動(dòng)橋的影響是很大的。它不僅與回轉(zhuǎn)頻率有關(guān)，還與其倍頻有一定的關(guān)系，因此，齒輪嚙合的沖擊是引起驅(qū)動(dòng)橋振動(dòng)以及產(chǎn)生噪聲的重要原因。雖然結(jié)果顯示固有頻率的激勵(lì)載荷值小，但是，一旦產(chǎn)生共振，就會(huì)引起較大的激勵(lì)，這一點(diǎn)同樣需要注意。
（四）通過對(duì)于驅(qū)動(dòng)橋殼振動(dòng)頻率的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，橋殼上的振動(dòng)是較為明顯的，同時(shí)橋殼也為噪聲提供了邊界條件。通過計(jì)算，可以得到不同頻率下橋殼的振幅。從圖表中可以看到，驅(qū)動(dòng)橋殼整體上振動(dòng)不大，主要振動(dòng)區(qū)域集中在橋殼后蓋、減速器蓋以及平板之間。

五、驅(qū)動(dòng)橋的噪聲分析
對(duì)于噪聲分析來說，有許多方法，在實(shí)際中使用較多的是邊界元法，這種方法在輻射聲場(chǎng)中計(jì)算，可以簡(jiǎn)化問題，使得問題降維，適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)以及無限域結(jié)構(gòu)。以邊界元法進(jìn)行分析，可以得到驅(qū)動(dòng)橋殼上聲輻射的主要部位和大小。
根據(jù)分析結(jié)果顯示，驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)生噪聲的主要輻射部位是機(jī)殼后蓋、主減速器以及平板，而且隨著振動(dòng)頻率的升高，噪聲的聲級(jí)會(huì)逐漸減弱。

六、驅(qū)動(dòng)橋的改進(jìn)方法
（一）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)橋殼后蓋是產(chǎn)生噪聲的主要部位，因此要著重控制這一部分的噪聲，降低噪聲輻射表面的輻射系數(shù)，使得在振動(dòng)頻率相同的條件下，盡可能地產(chǎn)生最小的噪聲。因此，我們可以在橋殼后蓋上加十字脛，用以控制橋殼的振動(dòng)。因此，我們的任務(wù)就是使得固定頻率下，噪聲的輻射值可以有所下降，這就證明改進(jìn)是有效果的。
（二）首先，我們可以對(duì)于橋殼后蓋進(jìn)行改進(jìn)。通過改進(jìn)，我們可以將橋殼的振動(dòng)頻率穩(wěn)定在65和100赫茲，在這兩個(gè)頻率下，改進(jìn)前后橋殼整體的振動(dòng)變化較小，因此改進(jìn)前后振幅的最大值基本一致。當(dāng)頻率為65赫茲時(shí)，改進(jìn)后橋殼后蓋部分的分聲壓級(jí)有了明顯的下降，并且較大聲級(jí)所覆蓋的區(qū)域也有所減少，這證明對(duì)于橋殼后蓋進(jìn)行十字脛等改造操作對(duì)于降低汽車噪聲是有顯著作用的。

結(jié)論
綜上所述，我們可以看出對(duì)于商用車進(jìn)行噪聲和驅(qū)動(dòng)分析，對(duì)于提高車輛質(zhì)量的重要性。在額定速度下，軸承對(duì)于橋殼有固定的激勵(lì)頻率，且沒有與橋殼的模態(tài)頻率重合，這就證明橋殼是較為穩(wěn)定的，能夠避開共振頻率，因此橋殼的振動(dòng)并不大。所以，噪聲產(chǎn)生的最大原因應(yīng)該是驅(qū)動(dòng)橋表面的振動(dòng)，這種振動(dòng)會(huì)繼而引起整個(gè)車身的振動(dòng)。而噪聲的主要輻射部位即是橋殼的后蓋，如果想要降低橋殼的噪聲，就要從驅(qū)動(dòng)橋上入手。日后，汽車制造者們還是要加強(qiáng)對(duì)于這方面的研究，努力提高商用車的整體質(zhì)量。 
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