10.16638/jki.1671-7988.2017.17.045
吕孟理，卢剑伟，季明微，康海波
（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）
摘要：变速器的振动、噪音通过变速器壳体进行振动传递和辐射，变速器的壳体的模态对变速器振动、噪音有很大影响。文章分析某变速器壳体模态，针对整车NVH测试发现的壳体异常振动进行了分析，确认了变速器异常振动与壳体模态关系，对变速器开发与整车NHV测试问题分析有一定指导意义。
关键词：变速器壳体；模态；异常振动
中图分类号：U467 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)17-120-02
Modal and abnormal vibration analysis of a transmission case
Lv Mengli, Lu Jianwei, Ji Mingwei, Kang Haibo
（Anhui Jianghuai Automobile group Co., Ltd, Anhui Hefei 230601）
Abstract: The vibration and noise of the transmission are transmitted by vibration and radiation of the transmission case, and the modal of the transmission case has a great influence on the vibration and noise. This paper analyzes a transmission mode, according to the case of abnormal vibration in NVH test, the relationship of abnormal vibration transmission and the shell mode were analyzed and confirmed, it has certain guiding significance for the transmission development and NHV test. Keywords: transmission case; modal; abnormal vibration
CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)17-120-02
前言
随着客户对车辆的品质要求越来越高，变速器的NVH 性能在开发过程中也越来越多被关注。变速器的齿轮敲击（Gear rattle）噪音、啸叫（Whine）是影响整车NVH性能的重要因素之一。变速器的振动、噪音通过变速器壳体进行振动传递和辐射，变速器壳体的模态对变速器噪音、振动有很大影响。在变速器设计开发过程中，一般先对变速器壳体模态分析优化再进行模具件的开发，模具件开发到位后需要进行模态测试，最后结合整车NVH测试情况确认变速器壳体模态是否需要进一步优化。
1 变速器模态分析
变速器壳体模态分析目的是考察壳体的振动频率，分析壳体振动频域与发动机基频及齿轮啮合频率的关系，到出壳体的震动剧烈区域，为后期的整车NVH分析、试验提供数据支持及参考。在对变速器壳体模态进行分析时，一般会先使用CATIA建立该变速器壳体3D数据，再利用Hypermesh和Nastran软件对变速器壳体进行模态分析，提取变速器壳体模态和振型。
图1 某款变速器壳体网格数据
某款变速器壳材料为AlSi9Cu3，弹性模量为70000MPa，泊松比为0.33，密度为2.73×10-9t/mm3，其模态分析结果如
作者简介：吕孟理，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。
吕孟理 等：某变速器壳体模态与异常振动分析
121
2017年第17期 下表1所示：
表
1
该变速器匹配的发动机为4冲程，发动机的基频根据公式计
算
(n 为发动机的转速，Z 为发动机的缸数，τ
是发动机的冲程数)，由此可得出发动机基频共振区域约为20～200Hz ，壳体的1阶频率计算值为628Hz ，避开了发动机的基频共振区域。
2 变速器壳体模态分析
采用锤击法模态测试方法对变速箱壳体进行模态测试分析，通过测量数据提取分析壳体的各阶频率、阻尼和模态振型。
图２ 变速器壳体模态测试图
某款变速器壳体的模态测试结果与仿真误差率：
表
2
3 变速器异常振动分析
针对该变速器在整车各挡加速下噪音测试表明，该车在各挡加速到2700rpm 左右时，在1070Hz 左右有明显噪音，进一步对对变速器的壳体振动测试，在1070Hz 左右变速器
壳体也存在明显的共振。
图3 右耳colormap 图 图4 变速器壳体振动图
通过对该变速器的结构分析，发现该变速器的常结合齿轮为24齿，该齿轮在各挡下加速工况下都存在24阶啮合频率，该齿轮副的在2700rpm 的啮合频率f=z*n/60=24*2700/60 =1080Hz （z 为齿数，n 为发动机转速），即在2700rpm 存在1080Hz 的齿轮副啮合频率，此频率与变速器壳体1073Hz （4阶）非常接近，故可以判断变速壳体异常振动与其4阶模态以及常啮合齿轮频率相关。
4 结论
文章分析某变速器壳体模态，针对整车NVH 测试发现的壳体异常振动进行了分析，确认了变速器壳体异常振动与模态关系，对变速器开发与整车NHV 测试问题分析有一定指导意义。
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