某款MPV傳動系統NVH性能改進對策及應用

韋波，唐海勇

（上汽通用五菱汽車股份有限公司技術中心，廣西柳州545007）

某款MPV傳動系統NVH性能改進對策及應用

韋波，唐海勇

（上汽通用五菱汽車股份有限公司技術中心，廣西柳州545007）

通過分析某新款MPV傳動系統出現的NVH問題（主要是車輪回振引起的車內噪聲大、車體共振轟鳴、高速齒輪嘯叫）的原因，針對不同的激勵源制定相應措施：采用質量減振器和扭轉減振器——減少振動、提高后橋殼模態——阻隔振動、采用等高齒和優化齒輪嚙合印痕——消除振動，并試驗驗證各措施的效果，有效解決該車型傳動系統NVH問題，并積累相關數據和經驗。

傳動系統；減振器；后橋殼模態；等高齒；嚙合印痕

1 問題背景及情況描述

上汽通用五菱汽車股份有限公司（以下簡稱：SGMW）在某新款MPV車型的開發過程中，車輛出現如下NVH問題：

（1）在變速箱3檔、4檔（發動機轉速1 000 rpm～3 000 rpm）全油門加速工況下，傳動系扭矩波動引起車輪回振，整車內噪出現若干噪聲波峰點，無法滿足NVH標準要求。

（2）在4檔和5檔（發動機轉速1 500 rpm～2 200 rpm）工況下，車體振動，同時有轟鳴聲產生，整車內噪進一步惡化。

（3）伴有高速時齒輪嘯叫聲，也無法滿足NVH標準要求。

NVH問題測試數據如圖1和2所示。

圖14 擋時駕駛員耳旁噪聲

圖24 擋和5擋、發動機轉速1 500～2200 r/min工況下駕駛員耳旁噪聲

本文針對某新款MPV傳動系統出現的NVH問題進行分析，針對不同的原因制定相應措施，并試驗驗證各措施的效果，以期有效解決該車型傳動系統NVH問題，并積累相關數據和經驗。

2 理論分析

2.1 車輪回振原因

車輪回振主要原因是由于發動機的輸出扭矩變化及傳動軸的動不平衡力激勵后橋繞其橋管軸線上下擺動，同時車輪產生回轉振動，振動通過后懸架傳遞給車體，且易于激發車體車身共振，車內產生嗡嗡聲，其產生原理詳見圖3.

圖3 車輪回轉振動原理示意

2.2 車體共振原因

由于傳動系的激振力與橋殼彎曲模態耦合，導致橋殼產生彎曲共振并通過后懸架系統傳遞給車體，引發車體共振，產生轟鳴聲。其產生原理詳見圖4.

圖4 橋殼彎曲振動原理示意

2.3 高速齒輪嘯叫原因

由于后橋減速器總成齒輪制造質量差、精度低，齒輪裝配調整不良導致。

3 改進對策

根據分析解決NVH問題的對策有：減振、隔振、消振，對不同頻率段的共振采用不同的解決措施，減弱或消除過大振動點振幅，并考慮提高相關零件模態，避開共振頻率區，提升部件制造質量和精度，消除激勵源。

3.1 減振措施

在后橋減速器殼頭部安裝質量減振器，減少低速段后橋繞橋管軸線的上下振動，或在傳動軸與后橋減速器聯接法蘭間安裝扭轉減振器，減少發動機輸出扭矩變化和傳動軸的動不平衡力激勵的振幅；根據具體情況，也可兩者聯合使用。

3.2 隔振措施

針對車體共振，則改進后橋殼結構，提高其彎曲模態、避開彎曲共振區，降低橋殼自身的共振振幅。3.3消振措施

后橋減速器總成采用噪聲和平穩性較好的等高齒制齒輪取代原使用的收縮齒制齒輪，并優化改進最佳齒輪嚙合印痕位置及狀態，消除由于齒輪精度低及裝配調整不良導致的振動噪聲。

3.4 產品一致性控制

為對后橋減速器總成噪聲品質進行測試并量化評價，排除人工評價的干擾，采用后橋主減速器實時品質綜合評價系統和主減速器生產在線測試系統對減速器總成進行下線檢測，確保總成NVH質量。

4 對策詳述及效果驗證

4.1 質量減振器技術方案

安裝質量減振器，通過測定車輪回振頻率，確定質量減振器的固有頻率，以便在車輪回振頻域內盡可能吸收消化車輪回振能量。增加質量減振器的方案如圖5所示。

圖5 質量減振器安裝示意

4.2 質量減振器降噪效果確認

通過增加質量減振器后，發現車內噪聲有大幅改善，由車輪回振引起的嗡嗡噪聲基本消除，回振振幅變低，原共振點振幅被拉低，形成2個小波峰，實施效果有效，其中駕駛員耳旁噪聲變化詳見圖6.

效果：駕駛員耳旁噪聲降低7.49 dB（1 325 rpm）

圖6 增加質量減振器后駕駛員耳旁噪聲變化情況

4.3 扭轉減振器技術方案

可在主減速器前端連接法蘭與傳動軸凸緣叉中間增加扭轉減振器（TVD），通過衰減傳動系統的扭振（輸出扭矩變化），達到降噪減振的目標，扭轉減振器（TVD）的結構及安裝示意如圖7和圖8所示。

圖7 TVD外形結構

圖8 TVD安裝示意

4.4 扭轉減振器降噪效果確認

整車安裝扭轉減振器(TVD)后，三、四和五擋加速總聲壓級曲線對比分別如圖9、10、11所示。

圖9 三擋加速總聲壓級對比曲線

圖10 四擋加速總聲壓級對比曲線

圖11 五擋加速總聲壓級對比曲線

4.5 轉減振器減振效果小結

（1）TVD對總聲壓級的影響主要體現在3檔2 800 rpm以下，4、5檔1 800 rpm以下，總聲壓級可降低4 dB～6 dB（A）；

（2）TVD對2階噪聲的影響主要體現在1 600 rpm和2 100 rpm，最多可降低14 dB（A）.

4.6 后橋殼更改方案

后橋殼結構改進前后比對如圖12和圖13所示。

圖12 改進前橋殼結構狀態

圖13 改進后橋殼結構狀態（加四個加強板，圖示深藍色鈑金沖壓件）

4.7 后橋殼降噪效果確認

改進前后橋殼模態對比數據如下表1所列。

表1 橋殼模態數據對比

將改進的后橋殼裝車進行NVH評估，發現車內轟鳴聲大幅降低，且殘余轟鳴聲聚集在較窄的發動機轉速范圍內，改進措施有效。

改進前后，駕駛員耳旁噪聲對比詳見圖14.

圖14 改進前后駕駛員耳旁噪聲對比

4.8 齒輪更改方案

收縮齒和等高齒加工的主要區別為：收縮齒的加工方法采用單分度法（即端面銑削法），大批量生產時加工一套齒輪需要五臺切齒機床為一組，大輪的粗切、精切和小輪的粗切、精切凸面、精切凹面分別在不同的機床上采用不同的刀具來加工，其優點是粗精切分開后，精切刀具耐用度提高，齒面粗糙度好，接觸區在小輪的兩面分別修正，互不影響。但缺點是機床、刀具品種增多，不利于管理，另外加工一套齒輪需裝卸五次，勞動強度大。

等高齒的加工方法采用連續分度法（即端面滾削法），大批量生產時加工一套齒輪只需要兩臺切齒機床為一組，大輪和小輪分別采用一把刀具完成切齒加工，其優點是生產效率高，加工一套齒輪需裝卸兩次，勞動強度大大降低。其缺點是齒面粗糙度不如收縮齒，但由于嚙合軌跡與切齒刀紋呈一定的角度，噪聲和平穩性相反有所提高。

4.9 齒輪更改效果確認

4.9.1 等高齒裝車效果測試

相關車型后橋減速器總成采用收縮齒與等高齒振動效果對比情況如圖15和圖16所示。

（續下圖）

（續上圖）

圖15 收縮齒（原狀態齒輪）裝車NVH效果

圖16 等高齒裝車NVH效果

（注：圖13內“調整要求裝配”指為達到新設定的齒輪嚙合印痕而對主齒安裝距墊片厚度等位置進行調整）

上述兩圖NVH曲線表明：采用等高齒取代收縮齒后，后橋減速器的階次噪聲均落在目前線（圖中間曲線：即車廂內噪線降低10 dB）內，NVH效果良好，主觀評測未感知到嘯叫聲。

4.9.2 優化裝配印痕措施效果確認

優化改進后橋減速器總成最佳齒輪嚙合印痕位置及狀態效果說明如圖17.

（1）嚙合印痕狀態

圖17 改進前后嚙合印痕對比

（2）部件下線檢測——效果確認

采用SGMW與某高校合作研發的減速器總成振動檢測設備確認部件改進效果，檢測數據及結論如下：

根據嚙合印痕區的位置和面積將選取的28個減速器樣本檢測數據進行分類和統計，所得結果如圖18所示。

①嚙合印痕區偏向輪齒小端時

面積的大小不影響后橋減速器齒輪處振動幅值，其值均集中在3～5 m/s2.

②嚙合印痕區偏向輪齒中端及大端時

面積的大小不影響后橋減速器齒輪處振動幅值，其值均集中在5.5～8 m/s2.統計信息說明齒輪嚙合印痕區的位置對減速器振動有影響，當齒輪嚙合印痕偏向小端時，產生振動較小。

圖18 嚙合印痕與振動幅值對應關系

4.9.3 優化印痕的部件裝車效果確認

改進前、后件裝車實測NVH效果對比如下（主要是改善了勻速行駛的噪聲表現）如圖19所示。

圖19 減速器總成階次噪聲曲線（優化前）

圖中最上端的曲線為五擋整車內噪線，其下方曲線（中間部位曲線，較平緩的線）為后橋減速器總成階次噪聲接收標準線（比整車內噪低10 dB），最下端曲線（較波折的線）為實測減速器總成階次噪聲線，實測減速器總成階次噪聲線有兩處超越標準線約5 dB左右，主觀評測也確認有“嗡嗡”齒輪嘯叫聲。減速器總成階次噪聲曲線（優化后）如圖20所示。

圖20 減速器總成階次噪聲曲線（優化后）

圖中最上端的曲線為五擋勻速整車內噪線，其下方曲線（中間部位曲線）為后橋減速器總成階次噪聲接收標準線（比整車內噪低10 dB），最下端曲線為實測減速器總成階次噪聲線，由圖可以看出，階次噪聲線較標準線最少降低5 dB，且變動平緩，主觀評測也未發現齒輪嘯叫聲。

5 結束語

本文探討了某新款MPV開發過程中出現的傳動系統NVH問題，分析產生的原因并指明改進對策、給出措施并驗證措施的有效性，為后驅車型傳動系統NVH問題分析解決提供了實際參考案例和實踐經驗積累，為下一步制定后驅車型傳動系統NVH開發流程奠定基礎和做好準備。

The Solution and Application for Drive Line System’s NVH on Some MPV

WEI Bo，TANG Hai-yong
（TDC Dept.Product Value Engineering Section，SGMW Automobile Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China）

Through the analysis of the NVH problems of a new MPV transmission system(mainly the back wheel vibration noise in vehicle，vehicle resonance roar，high-speed gear howling)reasons，formulate corresponding measures for different excitation sources：the mass damper and torsional vibration damper-reduce vibration and improve the rear axle housing modal，vibration，etc.With high barrier and optimization of the gear meshing tooth to eliminate vibration，and the experimental verification measures，effectively solve the problem of vehicle transmission system NVH，and the accumulation of relevant data and experience.

driveline system；final drive；gear set；rear axle case model；contact pattern

U461.4

A < class="emphasis_bold">文章編號：1

1672-545X（2017）05-0144-05

2017-02-02

韋波（1976-），男，廣西都安人，學士學位，工程師，研究方向：車輛傳動系統設計開發；唐海勇（1979-），男，廣西全州人，本科，工程師，研究方向：汽車工藝及材料開發研。