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摘 要：汽车发动机处于怠机状态或在恶劣条件下行车时,变速器常发生“咔哒”的声音,即常说的异常噪声,该噪声无明显峰值,涉及频率范围较宽,声音刺耳,常令乘坐者感到不快,虽然不能立即影响到汽车的驾驶,但会使乘坐的舒适性大大下降,导致驾驶者注意力下降,若未及时维修还可能会导致其他新的故障.本文对汽车机械变速器噪音的产生机理进行了分析,并提出几点排除措施.
关 键 词：汽车机械变速器噪音排除
机械式变速器是汽车传动系统的关键部件,其技术要求在各部件中仅次于发动机.按结构而言,机械式变速器可分为变速齿套式、滑动齿轮式、行星齿轮传动式和变速滑套式等；依传动布置的不同又可分为同轴变速器和异轴变速器.由于我国的汽车大多为发动机前置后轮驱动,因此本文的论述也是基于对变速滑套式和同轴变速齿套式机械变速器的噪音分析与排除.
一、变速器噪音的产生机理
按行车状态的不同,汽车变速器的噪音可分为空挡异响和驱动异响.因此,对变速器噪音产生机理的分析也应从这两个方面来进行.
1.空档异响
汽车驻车时,发动机处于怠速运转状态,变速器位于空档位置,当连接离合器时变速器时偶尔会有“咔哒”的声响,即空档声响.有研究表明,角速度变化和异常噪声的产生有着密切的关系,空档异响是因发动机角速度的变化而导致变速器第一轴花键与啮合轮齿连续冲击,发生噪音.汽车变速器中所有处于啮合状态的齿轮,空档时虽无承载,但有可能成为噪音来源.
有研究认为,空档异响与传动系共振无关,改变变速器内另加的共振特性并不能消除异响,但却能改变异响的听觉效果,影响因素包括以下方面：（1）角速度的变化.随着角速度变化率的增加,变速器空档异响也会增大,且与汽油发动机汽车相比,柴油发动机汽车的噪声会更大；（2）侧隙.侧隙越大,则冲击能量的损失也就越大,异常噪声亦会随之增大；（3）转动惯量.转动惯量越大,齿轮齿面冲击时损失的能量也就越大,噪音随之增加；（4）拖拽阻力.齿轮拖拽阻力主要是因变速器润滑油的粘滞阻力产生的,拖拽阻力越大,两啮合齿面就越难脱离,噪音则较小.
2.驱动异响
驱动异响与空档异响的现象较为类似,影响因素也基本相同,但是驱动异响常常发生于空转啮合时的齿轮和花键轴.若离合器缓冲弹簧失调、行驶时,系统共振,传递扭矩的啮合齿轮将会发出噪声,发动机附件载荷通常也会增加异响.
二、降低汽车机械变速器噪音的办法
经过以上分析,降低汽车机械变速器噪音可采取以下方法：
1.注意变速器惯量
由上文的分析可知,降低从动件的转动惯量可以有效减少异常噪声,还可减少换挡力.减少转动惯量的理想途径即重新布置变速器零件,从而减少转换到啮合齿轮的转动惯量.如,五档变速器是将所有同步器置于第二轴,而为了降低五档变速器的惯量,可将五档同步器布置于中间轴,还可采用滑动结合的倒档惰轮代替同步器接合的啮合倒档齿轮.如此,原先布置的五档齿轮的转动惯量便被消除,惰轮与二轴倒档齿轮传递到中间轴上的惯量也会被消除.
2.减小齿轮副间隙
减小齿轮副侧隙能有效改善噪声,即尽可能保持齿轮无间隙运转,但以当前的制造技术又只能有限的降低侧隙.这可以在主齿轮侧面设置较薄的辅助齿轮（即剪刀齿轮）,与配偶齿轮啮合时,因扭力弹簧的作用,主齿轮与辅助齿轮都参与了啮合,从而降低噪音.但该种结构受空间位置限制较大,只能应用于部分齿轮副,无法用于全部的齿轮副.
3.增加拖拽阻力
增加拖拽阻力能够有效改善噪音.因此要提高润滑油粘度,但是在高温下润滑油的粘度会降低,缓冲作用变小,导致若拖拽阻力减小,噪音就增大.针对这种情况,要加快研究多级润滑油.此外,还可通过阻尼齿轮结构来降低异常噪音,通过锥形弹簧的轴向压力在主齿轮侧面压住一个不同齿数的阻尼齿轮,使其与配偶齿轮啮合,通过回转产生的阻尼力矩来降低异常噪声.
4.改善箱体振动特性
改善汽车变速器的形状、材质、壁厚、加强筋等特性能有效改善箱体的震动特性,从而改善变速器异常噪声,全息摄影和有限元法均能很好的改善变速器的箱体震动特性.此外,降低变速器轴支撑部刚度也可缓和因异常噪音而导致的震动,将减震材料置于轴承外圈处也能降低震动能量.
当前,不少国内外厂家已开始研究变速器箱体对异常噪音的影响,不少研究也表明了箱体降噪设计对降低异常噪音的积极作用.在条件允许时,可在设计变速器时采用计算机进行分析,并使用仪器对试制出的箱体进行震动、固有频率分析,找出其中的薄弱环节,予以修正,箱体的降噪设计应遵循以下原则：
首先,箱体形状要尽量使其刚度大,声辐射面小,避免大平面过度,应设计为方向各异的小平面连接,以降低震动和声辐射能量,还应注意箱体的动态特性,增加其刚度,避免产生共振,降低箱体震动幅度,达到降低噪声的目的.其次,箱体各窗口如倒档孔、受力孔的相对位置要合理布置,可用铸铁盖来取代冲压钢盖,或使用阻泥板,吸收震动,还可在箱体内表面上喷涂吸声材料.最后,还要选用合适的润滑油,并规定润滑油量,润滑油除润滑作用外,还有冷却作用.商用车的变速器可采用油浴润滑.此外,连体离合器壳也合并于箱体,在设计时可进行频率测定,检测其共振性能,还应合理布置加强筋,研究表明,带离合器壳和不带离合器壳的噪声可相差3-4dB.
5.改善变速杆的震动特性
变速杆是汽车变速器内震动与传递噪音的重要方式,变速杆的震动特性对震动和噪声具有明显的影响.在改善变速杆的震动特性时,可在变速杆系统上采取综合控制措施,降低外来震动对其产生的激振作用,还可在设计变速杆结构时增加其动刚度,如增加变速杆界面轮廓尺寸,在其表面喷涂具有高内阻尼的粘性材料,还可使用阻尼夹心结构.
总结
纵上所述,汽车机械变速器异常噪声不仅会影响到驾驶的舒适性,也会影响到驾驶的安全性.变速器异常噪音的处理,也可通过多方手段如改善变速器惯量、齿轮副间隙、拖拽阻力、箱体振动性和变速杆结构等来进行.但无论是哪种方法,都要求设计和技术人员有较高的技术水平和一丝不苟的工作态度,因此,技术人员要不断提高自己的综合素质,为汽车的舒适、安全驾驶而努力.