乘用车传动系统NVH性能研究分析综述

王坤祥

摘 要：汽车NVH性能作为最重要的整车性之一，直接对车辆的舒适性和声品质产生影响。通过对车辆传动系的NVH问题进行探究，文章总结其典型振动问题与噪声现象的特征及产生机理以及现阶段国内外研究进展，为进一步研究和解决相关问题提供参考和指导。

关键词：车辆传动系;舒适性;振动;噪声

中图分类号：U461.4  文献标志码：B  文章编号：1671-7988（2020）17-241-02

Research Status of NVH Performance of Passenger Vehicle Transmission System

Wang Kunxiang

（Chongqing Vehicle Test&Research Institute Co Ltd， Chongqing 401122）

Abstract： Automotive NVH performance is one of the most important parts of vehicle performance， directly affecting the comfort and sound quality of the car. Summarize the difficulties of the NVH problem related to the automotive transmission system， the characteristics and generation mechanism of typical vibration and noise phenomena， and the research progress at home and abroad， and provide necessary information and guidance for the related work in the domestic automotive engineering field.

Keywords： Automotive drive train; Comfort; Vibration; Noise

CLC NO.： U461.4  Document Code： B  Article ID： 1671-7988（2020）17-241-02

引言

汽车NVH（Noise，Vibration and Harshness）性能是评价一个企业乃至一个国家在该领域的设计水平和制造工艺的关键性指标[1]。随着科技进步、各国出台法规对噪声限制的严苛和为满足用户对舒适性的要求，使得各车企将改善车辆NVH性能作为提升产品竞争力的一个极其重要的指标。

车辆传动系其主要功能是将发动机产生的动力通过自身组件（如：离合器或液力变矩器、变速器、主减速器、差速器、半轴、车轮等），传递到驱动车轮。车辆行驶时会受到发动机激励（扭矩波动）、传动系激励经悬置传递到车身，同时还会路面激励等。当车辆的固有频率与受外界激励的频率吻合就会形成共振，从而传动系的NVH研究越来越被人们所关注。

1 传动系NVH问题及现象

车辆NVH研究主要从激励、传递路径和响应这三个方面着手，目前的解决方法或优化方式主要是通过减少到车身的激励，关注点位置隔振降噪和优化传递路径特性来实现。

对车辆的传动系的NVH分析，发动机作为整个传动系的主要噪声源。动力系统产生的扭转振动经传动系各组件进行传递，最终传递到轮胎;同时，传递过程中各组件的振动经车辆悬挂系统传递到车身。对后轮驱动的汽车，传递过程还包括传动轴和后桥。如果在这个传递过程中只要有一个环节发生共振，都会对车厢内噪声形成一个较大的贡献量0。

2 传动系NVH研究现状

作为传动系典型NVH问题的研究主要包括：起步时离合器颤振、齿轮敲击、变速器啸叫、制动时颤鸣等现象。

Liu X L等人0]通过探究车辆加速噪声形成机理，建立离合器多自由度扭振模型，通过仿真和试验验证证实了模型的有效性，取较为有效的离合器动力学的优化方法。吴虎威等人0通过对车辆爬行工况下发生的严重变速器齿轮敲击的现象进行研究，在傳统的从动盘式扭转减振器的基础上设计出了一种新型三级刚度扭转减振器;简述其工作原理，通过专用台架测试得到该新型三级刚度扭转减振器扭矩的传递特性，并通过安装在实车上进行道路试验;探究表明，该新型三级刚度扭转减振器不仅解决了车辆在爬行工况下传动系统剧烈的扭转振动现象，还有效的改善了变速器齿轮敲击现象。

变速器啸叫能够直观被乘员感知，有非常鲜明特征：一般形成于工作承载齿轮副;与相互啮合的轮齿数相关，频带较宽，阶次特噪声显著;当箱体和齿轮轴系固频率吻合，形成共振，加大变速器啸叫0。施全等人0通过NVH台架试验，采用阶次分析的方法识别出产生啸叫的主要激励源是齿轮副的啮合冲击。顾健华0对进行变速器多种特定工况下的轮齿啮合斑点台架测试，结合理论进行优化。采用Masta软件，仿真结果与测试几乎一致，通过齿形微观修形，调整齿轮的螺旋角、压力角、鼓形量和齿顶修缘等参数，进行仿真计算，取得降低齿轮传递误差和接触应力最优解;将最优解制样和整车验证测试，对比可得优化后车内啸叫有明显改善，声品质有显著提高。

汽车制动颤鸣现象产生机理主要发生在30km/h的车速下和500Hz以内，常见于起步或制动，盘式制动器与摩擦片之间处于粘合运动和滑移运动情况下，该振动通过悬架等路径传递至车内，由此引起车内的振动与噪声，而形成汽车的制动颤鸣现象0。Katsuva Okayama等人0测试了两种具有不同摩擦系数的制动器对车身振动的情况，得到：制动器的定子（摩擦块）与转子（制动盘）表面间动、静摩擦系数差值?μi较大，形成的粘滑运动是引起车内颤鸣噪声的主要原因。Jang H等人0测试了29种不同制动摩擦材料对?μi的影响，通过改变摩擦材料属性来降低颤鸣现象。徐炜卿等人0深入分析了制动压力和制动初始速度大小对制动颤振持续时间以及强度的影响，进一步细化了制动器模型，探究了参数输入和制动器的摩擦特性对制动颤振的权重。

随着行业加大对整车NVH方向的大力投入，国内外对传动系NVH的探究也越来越深入，由最初的机理分析，简化模型仿真，衍生到搭建研究对象更精细，参数更全面，更接近工程实際的动力学模型;同时引进新的方法和开拓新的视界，增加了主动控制方法和传动系部件结构新的设计理念。

3 结语

对解决传动系NVH典型的问题的技术发展趋势，可得到的结论：

（1）总结了汽车传动系NVH典型的问题并分析了其产生机理，介绍了国内外的研究现状并提出了针对该问题所解决的方法。

（2）汽车NVH的研究中采用大量的CAE分析，本文没有详细对CAE建模就进行介绍。为了确保搭建模型的有效性和理论的适用性，针对不同频段建立不同模型。

（3）目前对制动颤鸣的研究还是停留在机理研究，初步共识主要是盘式制动器和摩擦片之间的粘-滑运动产生，没有有效和精确的数学模型或力学模型;后续对制动颤鸣研究进行建模时，还需考虑轮胎和路面模型。

参考文献

[1] 李玲，田率，和俊伟.某SUV车内轰鸣声问题的解决[J].农业装备与车辆工程，2014， 52（4）.

[2] Liu X L， Shangguan W B， Jing X.Vibration isolation analysis of clutches based on trouble shooting of vehicle accelerating noise[J]. Journal of Sound and Vibration， 2016， 382：84-99.

[3] 吴虎威，吴光强，陈祥.新型三级刚度扭转减振器设计开发及性能分析[J].机械工程学报，2019，55（04）：92-100.

[4] 余波，罗贤能，陈扬森.等.某六速手动档汽车变速器啸叫治理研究[J].2015中国汽车工程学会年会.384-389.

[5] 施全，郭栋，龙月泉.汽车变速器啸叫声的噪声源识别[J].机械传动， 2010， 34（5）.

[6] 顾健华.机械变速器啸叫声成因分析及降噪研究[D].上海交通大学，2013.

[7] Bettella M，Harrison M F， Sharp R S.Investigation of automotive creep groan noise with a distributed-source excitation technique[J]. Journal of Sound and Vibration，2002， 255（3）， 531-547.

[8] Okayama K， Fujikawa H， Kubota T， Kakihara K. A study on rear disc brake groan noise immediately after stopping. SAE Paper，2005-01- 3917.

[9] Jang H， Lee J S， Fash J W. Compositional effects of the brake friction material on creep groan phenomena[J].Wear，2001， 250（1- 12）：1477-1483.

[10] 徐炜卿，吴光强，栾文博.汽车制动颤鸣现象的仿真分析[J].汽车技术，2013（8）.