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史上最全的变速箱Rattle噪声原因分析及对策

2020-01-22 19:17:10·  来源：汽车NVH云讲堂  
　
1、变速箱Rattle噪声机理齿轮敲击噪声是发生在非承载啮合齿轮之间的一种冲击现象。当变速器档位齿轮工作时，非承载齿轮在旋转方向上就会产生齿轮敲击噪声。变速
1、变速箱Rattle噪声机理
齿轮敲击噪声是发生在非承载啮合齿轮之间的一种冲击现象。当变速器档位齿轮工作时，非承载齿轮在旋转方向上就会产生齿轮敲击噪声。变速器齿轮敲击噪声的主要原因是动力传动系统存在明显的扭矩波动。这是由于发动机的燃烧和不平衡惯性力引起发动机输出扭矩呈现周期性变化，从而使发动机输出转速呈现出一定的波动。这一转速波动通过离合器系统传递到变速器齿轴系统，从而导致变速器内部非工作部件在允许的工作间隙内产生了不规则的往复敲击噪声，再通过变速器悬置等路径传递至车内。因此，齿轮敲击噪声是由发动机扭振引起变速器非承载齿轮相互敲击，并通过结构和空气辐射路径传递到车内的噪声现象。
图1 典型变速箱敲击示意图
1.1 Rattle特征
短暂的啮合冲击（周期性或非周期性）
接触力幅值1-3kN
频率范围：瞬态中高频为主，0.5-5kHz
1.2 Rattle影响参数
激励力大小、背隙、自由齿轮惯量
1.3主要原因
驱动齿轮转速波动和间隙
齿轮无载荷状态（无扭矩传递）
齿轮驱动隙/背隙接触面的变化，并伴随中度冲击
摩擦与齿轮盘滑油阻尼引起的小阻力矩
1.4主要参数
激励强度（转速和扭矩波动）、齿侧隙、齿轮数量与布置（中心距、传动比等）、齿轮惯量、齿轮材料、轴承间隙、机油粘度、齿参数（螺旋角、齿误差等）
主要对策
降低激励、背隙
附件静载（如弹簧、保持架等），但增加了功率损失
1.5 齿轮Rattle整车目标
Rattle的整车目标以主观评价为主，由于Rattle噪声是宽频噪声，不同变速箱产生的Rattle噪声大小不同，在行驶过程无法从背景噪声中剥离出来，故以主观评价为主。
2 变速箱Rattle噪声原因及路径分析
图2变速箱Rattle噪声原因及路径分析鱼骨图
2.1变速箱齿侧间隙对Rattle噪声的影响
以4档非承载齿轮为例，分别取齿隙为0.2mm、0.12mm和0.07mm，从齿轮的敲击力来看（见图11），相对于离合器刚度和阻尼的影响，齿隙对敲击力的影响并不大，0.12mm齿隙与0.2mm齿隙相比，敲击力有所减小，进一步减小齿隙到0.07mm，总体上敲击力反而有增大的趋势。
图3 不同齿隙非承载齿轮敲击力对比
2.2空转齿轮引起的Rattle
空转齿轮产生的Rattle可以通过拆除法进行贡献量分析,空转齿轮的数量对Rattle影响大。
图4 空挡原地怠速时，变速器内有六对齿轮在转动
2.3同步器对Rattle的影响
同步环本身是间隙配合运动件，故其配合位置容易产生变速箱Rattle，通过减小配合间隙可以改善变速箱Rattle，但是需要考虑对换挡卡滞的影响
图5 同步器对Rattle的影响
2.4换挡拨叉对Rattle的影响
换挡拨叉可能会与齿轮和同步器产生敲击产生Rattle，噪声；可以通过约束换挡拨叉的运动间隙和拨叉贴塑来降低变速箱Rattle。
图6换挡拨叉对Rattle的影响
2.5变速箱壳体模态和动刚度对Rattle的影响
图7变速箱壳体模态和动刚度对Rattle的影响
变速箱壳体优化可以有效降低变速箱Rattle辐射噪声。
3变速箱Rattle噪声路径分析
3.1空气传播路径
对变速箱用3M吸音棉的包裹前后对比测试来确认空气路径对车内Rattle的贡献。
图8 用3M吸音棉的包裹变速器
图 9变速器包裹前后Rattle对比
通常前舱隔声量对Rattle噪声有非常重要的影响，而转向护套、离合主缸、前舱主线束、真空助力器过孔的处理起非常重要的作用。
3.2换挡拉线影响
从图10可知换挡拉线是Rattle噪声传递的重要路径。
图10换挡拉线对Rattle的影响
换挡拉线降低RATTLE的对策见图11.
图11 换挡拉线降低RATTLE的对策
3.3离合管路的影响
离合管路可能是Rattle噪声传递的重要路径，见图12.
图12 离合管路对RATTLE的影响
 离合管路对RATTLE的解决对策见图13.
图13离合管路对RATTLE的解决对策
 3.4悬置影响
通常变速箱悬置和后悬置会成为Rattle的传递路径，可以通过增加质量、damper、降低悬置刚度、提高悬置支架动刚度等方式降低Rattle噪声。
 
 
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