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摘要：随着社会物质文明和精神文明的进步，人们对汽车的性能、环境保护、减少噪声污染等方面提出了越来越高的要求。本文首先概述了变速箱噪音的组成与来源，分析了变速箱中噪声检测的常规措施，然后从理论与案例方面探讨了噪声分析在变速箱在线质量检测中的应用效果。
关键词：噪声分析;變速箱;在线质量检测
随着汽车工业的迅猛发展，给人们生活水平带来了极大的便利，但是也造成了极大的问题。比如交通阻塞、空气污染、能源问题以及噪声问题等，其中噪声问题，越来越受到人们的关注。变速箱以其传动比固定、传动力矩大、结构紧凑等优点，使之成为汽车的关键性传动部件之一，其工作是否正常涉及到整个机器或机组的工作性能。但是在变速箱工作时，可产生一定的噪音。轻微可以使人的听力下降，严重时会导致听力丧失。变速箱工作形式和结构的复杂性，又使得它容易引发故障，因此变速箱的检测在动力机械工程中占有重要的地位。本文具体探讨了噪声分析在变速箱在线质量检测中的应用效果，现报告如下。
1 变速箱噪音的组成与来源
1.1 变速箱噪音的组成
随着人们生活水平的提高，消费者对汽车的安全性，舒适度及噪声控制也越来越高，降低噪声也成为汽车企业提高竞争力的重要指标。变速箱噪音主要分为结构噪声和辐射噪声两种，结构噪声主要由齿轮系统本身的振动引起的，而辐射噪声是通过振动时同周围的空气相互作用引起的噪音，其中变速器箱体的辐射噪声占变速箱整体噪声的90%左右。
1.2 变速箱噪音的来源
1.2.1 空气动力性噪声
在空气动力机械中，空气动力性噪声一般高于机械性噪声，而且影响范围广、危害也大。空气动力性噪声是气体的滚动或物体在气体中运动，引起空气的振动而产生的。
1.2.2 机械性噪声
机械性噪声是由固体振动产生的，在冲击、摩擦、交变应力或磁性应力等作用下，引起机械设备中的构件及部件碰撞、摩擦、振动，而产生机械性噪声。
1.2.3 电磁噪声
电磁噪声属于机械性噪声，在电动机和发电机中，电磁噪声是由交变磁场对定子和转子作用产生周期性的交变力，引起振动产生的。这个交变力与磁通密度的平方成正比。它的切向矢量形成的转矩有助于转子的转动，而径向分量引起噪声。噪声频率与电源频率有关，电机的电磁振动一般在100-4000Hz频率范围内。
2 变速箱中噪声检测的常规措施
2.1 热点搜索
采用现场声强测试，通过在被测对象表面移动声强探头可以确定主要声源的位置。这种方法能很好地得到测试对象的总体情况，但却不能对热点进行定量，也不能对结果进行很好的证明。
2.2 绘图
通过证明被测对象的辐射部位和辐射水平，声强图可以用于识别噪声辐射的热点位置。将声强云图和频谱分析相结合，能对特殊频带进行热点定位。
2.3 排序
以云图的声功率为基础，可以确定被测目标整体、特定结构或某个热点的辐射。通过排序能够协助确定各个特定结构或“热点”对总的辐射的贡献程度，从而能确认何处的改变能得到最好效果。
2.4 STSF方法
与直接的声强测试方法不同，比如象STSF等高级方法能得到被测对象表面近距离更高分辨能力和结果更可信的声强。非稳态STSF甚至能够进行随时间变化的分析，得到动态噪声辐射或瞬态噪声源。
3 噪声分析在变速箱在线质量检测中的应用原理
对变速箱而言，振动和噪声信号是故障诊断的重要信息。当有故障存在时，其振动强度增大，噪声水平超标。所以利用声振诊断的方法，在不停机、不解体的情况下，就能对变速箱的运行状态和故障的原因、部位以及裂化程度了解得比较清楚，从而诊断出故障。这可为设各的正常运行及视情维修提供较充分的依据，在生产和设各维修中获得显著的经济效益。
在在线质量检查方法中，当前常用声压级作为变速箱噪声特性的定量描述指标，这是由于声压级的测量简单易行，但是声压级的大小常常受测量环境和测量距离的限制;而用声强法测量变速箱的噪声，对测量环境、测量距离要求低，不受背景噪声的影响，但是相对比较昂贵。所以从实际出发，通过振动信号的测量来实现变速箱的噪声的测量更好。同时对于变速箱来说，不同型号、不同工矿其噪声辐射比不同。故通过大量试验、分析，可得到某一型号变速箱噪声与振动间的关系。
4 噪声分析在变速箱在线质量检测中的应用案例分析
变速箱在工作中，内部构件，如齿轮、轴承等，不断产生振动冲击。当有故障存在时，其振动强度增大，噪声水平超标，根据振动和噪声谱，利用相干函数分析，可找出故障产生的原因。同时变速箱是运输机械的关键部位之一，它的可靠性对设备的质量关系很大。汽集团变速箱厂生产的某一型号的交速箱，它具有7个档位，结构紧凑，因而声振信号十分复杂。测试条件是发动动满负荷工作，输入转速为3270rpm。3挡时参加啮合的齿轮有Z22、Z43、Z26、Z38。其中Z22、Z43的啮合频率（1200Hz）及其2倍频（2400 Hz）并且，在这些特征频率的周围有大量的边频带出现，浇明有信号调制现象。频率谱中1200Hz处为Z22-Z43的啮合频率的1倍频，且幅值较高。Z22参与了1、2、3、4、6档的工作，且这些档的噪声值分别为96dB、99 dB、99.5 dB、99.4 dB、99 dB，均超过95 dB，只有第5档噪声为93.5 dB，这就进一步验证了该变速箱的噪声超标是由Z22造成的。
总之，当变速箱的齿轮发生故障时，其振动和噪声的大小及形态将会随之变化，为此噪声分析在变速箱在线质量检测中的应用可为专家系统的准确诊断提供宝贵的资料，诊断变速箱故障的有前途的方法。
参考文献：
[1] 邹云屏，林桦.信号与系统分析[M].北京：科学出版社，2013.
[2] 陈克安，曾向阳，李海英.声学测量[M].北京：科学出版社，2015.
[3] 时培成.汽车动力总成悬置系统隔振分析与优化研究[D].合肥工业大学，2010.
[4] 黄遵国，王彦.汽车振动噪声（NVH）控制——汽车工业面临的新问题[J].新技术新工艺，2011，7（22）：73-77.
[5] Fast multipole accelerated boundary element method for the Helmholtz equation in acoustic scattering problems[J].Science China，2011，8（14）：1405-1410.
[6] Mohammed Y，Fattah KT，Shlash M，et al.Pile-clayey soil interaction analysis by boundary element method[J].Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering，2012，1（4）：28-43.
[7] 严辉;周正;张玲;;振动噪声信号在发动机转速提取中的运用[J].汽车工程师;2010年07期.
[8] 杨金才;钱凌锋;庞剑;等;;气门噪声的小波分析方法[J].重庆理工大学学报（自然科学版）;2010年12期.
[9] 刘春敏;李洪亮;顾灿松;等;某微车低速轰鸣声的降噪设计[J].汽车工程师;2010年04期.
作者简介：
刘庆伟（1985.8-），男，汉，籍贯：黑龙江大庆人，职称：助理工程师，学位：学士学位，研究方向：变速箱
关键词：噪声分析;變速箱;在线质量检测
随着汽车工业的迅猛发展，给人们生活水平带来了极大的便利，但是也造成了极大的问题。比如交通阻塞、空气污染、能源问题以及噪声问题等，其中噪声问题，越来越受到人们的关注。变速箱以其传动比固定、传动力矩大、结构紧凑等优点，使之成为汽车的关键性传动部件之一，其工作是否正常涉及到整个机器或机组的工作性能。但是在变速箱工作时，可产生一定的噪音。轻微可以使人的听力下降，严重时会导致听力丧失。变速箱工作形式和结构的复杂性，又使得它容易引发故障，因此变速箱的检测在动力机械工程中占有重要的地位。本文具体探讨了噪声分析在变速箱在线质量检测中的应用效果，现报告如下。
1 变速箱噪音的组成与来源
1.1 变速箱噪音的组成
随着人们生活水平的提高，消费者对汽车的安全性，舒适度及噪声控制也越来越高，降低噪声也成为汽车企业提高竞争力的重要指标。变速箱噪音主要分为结构噪声和辐射噪声两种，结构噪声主要由齿轮系统本身的振动引起的，而辐射噪声是通过振动时同周围的空气相互作用引起的噪音，其中变速器箱体的辐射噪声占变速箱整体噪声的90%左右。
1.2 变速箱噪音的来源
1.2.1 空气动力性噪声
在空气动力机械中，空气动力性噪声一般高于机械性噪声，而且影响范围广、危害也大。空气动力性噪声是气体的滚动或物体在气体中运动，引起空气的振动而产生的。
1.2.2 机械性噪声
机械性噪声是由固体振动产生的，在冲击、摩擦、交变应力或磁性应力等作用下，引起机械设备中的构件及部件碰撞、摩擦、振动，而产生机械性噪声。
1.2.3 电磁噪声
电磁噪声属于机械性噪声，在电动机和发电机中，电磁噪声是由交变磁场对定子和转子作用产生周期性的交变力，引起振动产生的。这个交变力与磁通密度的平方成正比。它的切向矢量形成的转矩有助于转子的转动，而径向分量引起噪声。噪声频率与电源频率有关，电机的电磁振动一般在100-4000Hz频率范围内。
2 变速箱中噪声检测的常规措施
2.1 热点搜索
采用现场声强测试，通过在被测对象表面移动声强探头可以确定主要声源的位置。这种方法能很好地得到测试对象的总体情况，但却不能对热点进行定量，也不能对结果进行很好的证明。
2.2 绘图
通过证明被测对象的辐射部位和辐射水平，声强图可以用于识别噪声辐射的热点位置。将声强云图和频谱分析相结合，能对特殊频带进行热点定位。
2.3 排序
以云图的声功率为基础，可以确定被测目标整体、特定结构或某个热点的辐射。通过排序能够协助确定各个特定结构或“热点”对总的辐射的贡献程度，从而能确认何处的改变能得到最好效果。
2.4 STSF方法
与直接的声强测试方法不同，比如象STSF等高级方法能得到被测对象表面近距离更高分辨能力和结果更可信的声强。非稳态STSF甚至能够进行随时间变化的分析，得到动态噪声辐射或瞬态噪声源。
3 噪声分析在变速箱在线质量检测中的应用原理
对变速箱而言，振动和噪声信号是故障诊断的重要信息。当有故障存在时，其振动强度增大，噪声水平超标。所以利用声振诊断的方法，在不停机、不解体的情况下，就能对变速箱的运行状态和故障的原因、部位以及裂化程度了解得比较清楚，从而诊断出故障。这可为设各的正常运行及视情维修提供较充分的依据，在生产和设各维修中获得显著的经济效益。
在在线质量检查方法中，当前常用声压级作为变速箱噪声特性的定量描述指标，这是由于声压级的测量简单易行，但是声压级的大小常常受测量环境和测量距离的限制;而用声强法测量变速箱的噪声，对测量环境、测量距离要求低，不受背景噪声的影响，但是相对比较昂贵。所以从实际出发，通过振动信号的测量来实现变速箱的噪声的测量更好。同时对于变速箱来说，不同型号、不同工矿其噪声辐射比不同。故通过大量试验、分析，可得到某一型号变速箱噪声与振动间的关系。
4 噪声分析在变速箱在线质量检测中的应用案例分析
变速箱在工作中，内部构件，如齿轮、轴承等，不断产生振动冲击。当有故障存在时，其振动强度增大，噪声水平超标，根据振动和噪声谱，利用相干函数分析，可找出故障产生的原因。同时变速箱是运输机械的关键部位之一，它的可靠性对设备的质量关系很大。汽集团变速箱厂生产的某一型号的交速箱，它具有7个档位，结构紧凑，因而声振信号十分复杂。测试条件是发动动满负荷工作，输入转速为3270rpm。3挡时参加啮合的齿轮有Z22、Z43、Z26、Z38。其中Z22、Z43的啮合频率（1200Hz）及其2倍频（2400 Hz）并且，在这些特征频率的周围有大量的边频带出现，浇明有信号调制现象。频率谱中1200Hz处为Z22-Z43的啮合频率的1倍频，且幅值较高。Z22参与了1、2、3、4、6档的工作，且这些档的噪声值分别为96dB、99 dB、99.5 dB、99.4 dB、99 dB，均超过95 dB，只有第5档噪声为93.5 dB，这就进一步验证了该变速箱的噪声超标是由Z22造成的。
总之，当变速箱的齿轮发生故障时，其振动和噪声的大小及形态将会随之变化，为此噪声分析在变速箱在线质量检测中的应用可为专家系统的准确诊断提供宝贵的资料，诊断变速箱故障的有前途的方法。
参考文献：
[1] 邹云屏，林桦.信号与系统分析[M].北京：科学出版社，2013.
[2] 陈克安，曾向阳，李海英.声学测量[M].北京：科学出版社，2015.
[3] 时培成.汽车动力总成悬置系统隔振分析与优化研究[D].合肥工业大学，2010.
[4] 黄遵国，王彦.汽车振动噪声（NVH）控制——汽车工业面临的新问题[J].新技术新工艺，2011，7（22）：73-77.
[5] Fast multipole accelerated boundary element method for the Helmholtz equation in acoustic scattering problems[J].Science China，2011，8（14）：1405-1410.
[6] Mohammed Y，Fattah KT，Shlash M，et al.Pile-clayey soil interaction analysis by boundary element method[J].Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering，2012，1（4）：28-43.
[7] 严辉;周正;张玲;;振动噪声信号在发动机转速提取中的运用[J].汽车工程师;2010年07期.
[8] 杨金才;钱凌锋;庞剑;等;;气门噪声的小波分析方法[J].重庆理工大学学报（自然科学版）;2010年12期.
[9] 刘春敏;李洪亮;顾灿松;等;某微车低速轰鸣声的降噪设计[J].汽车工程师;2010年04期.
作者简介：
刘庆伟（1985.8-），男，汉，籍贯：黑龙江大庆人，职称：助理工程师，学位：学士学位，研究方向：变速箱