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商用车驱动桥振动与噪声性能分析
2019-05-20 22:51:40· 来源：EDC电驱未来 作者：米晓艳
引言：近些年来，随着人们生活水平的提高和科技的迅速发展，我国汽车的拥有量迅速提升，因此，除了最基本的出行需求，人们开始更加关注车辆的舒适性和安全性。在
引言：近些年来，随着人们生活水平的提高和科技的迅速发展，我国汽车的拥有量迅速提升，因此，除了最基本的出行需求，人们开始更加关注车辆的舒适性和安全性。在舒适性方面，当前，尤其对于较大的商用车来说，振动与噪声是影响舒适性的重要原因，对于各大汽车制造商来说，提高车辆的噪声水平迫在眉睫。在对于噪声的研究中，已经从对于整车研究转变为了对某些特定部件进行研究，有一系列的实验来支持理论。但是，这些理论大部分还没能与实践结合，在实际生产中应用较少，大部分汽车制造厂商只是在整车制造时采取某些特定手段，将汽车的噪声水平控制在一定范围内，并没有从结构和根本上对于驱动和噪声进行良好的控制，在这方面的研究也不足，因此，对于汽车制造者来说，一定要对于车辆噪声产生的原理进行深入的分析，从根本上提高驱动桥的振动和噪声性能，从而提高乘客的乘车质量。
一、汽车驱动桥与噪声研究的现状
在对于噪声的研究中，已经从对于整车研究转变为了对某些特定部件进行研究，有一系列的实验来支持理论。但是，这些理论大部分还没能与实践结合，在实际生产中应用较少，大部分汽车制造厂商只是在整车制造时采取某些特定手段，将汽车的噪声水平控制在一定范围内，并没有从结构和根本上对于驱动和噪声进行良好的控制，在这方面的研究也不足
二、汽车驱动桥与噪声的关系
对于商用车来说，驱动桥是其传动系统上的重要组成部分，也是振动和噪声的主要来源之一。驱动桥除了可以产生齿轮噪声、轴承噪声，还可以使壳体表面发生振动，从而辐射噪声。尤其是其与壳体产生共振时，会发出强烈的噪声，这不但会使得乘客感到不适，还会影响到车辆传动系统的稳定性。振动通过传递后，引起了声辐射，驱动桥的噪声就是犹豫桥壳体内齿轮的冲击所引起的声辐射。
三、建立驱动桥有限元模型
为了进行驱动桥的模拟试验，我们首先要建立起驱动桥的有限元模型，这一模型需要在三维软件中完成，建立驱动桥的实体模型。主要包括桥壳、减速器、轴承盖、减速齿轮等装置。首先将建立完成的三维实体模型导入软件中，划分网格，忽略对于整车力学性能影响较小的部件。桥壳主体与减速器壳采用螺栓进行连接，加入刚性单元用以模拟。最后建立模型的材料。
四、驱动桥的振动分析
（一）在驱动桥上安装减震器，用以检验其对于驱动桥的约束情况。据实验结果表明，当振动频率低于2000赫兹时，噪声的能量占总体噪声最多。同时，从驱动桥壳的模态分析来看，桥壳的固有频率较高，因此其在行驶过程中较为稳定，不会与路面产生共振的情况。
（二）此外，还要对于减速器与齿轮的啮合冲击进行相应的分析，通过轴承、传动轴传到桥壳体，形成了对于桥壳的激励，这时，通过瞬态分析，就可以得到在此过程中，桥壳的啮合冲击。
（三）在进行实验时，我们将振动时的时域信号转化为频域信号，这样就可以与桥壳的模态数据进行分析比对，找到可能引起较大振动的频率。由实验数据我们可以看出，齿轮啮合对于驱动桥的影响是很大的。它不仅与回转频率有关，还与其倍频有一定的关系，因此，齿轮啮合的冲击是引起驱动桥振动以及产生噪声的重要原因。虽然结果显示固有频率的激励载荷值小，但是，一旦产生共振，就会引起较大的激励，这一点同样需要注意。
（四）通过对于驱动桥壳振动频率的分析，我们可以发现，桥壳上的振动是较为明显的，同时桥壳也为噪声提供了边界条件。通过计算，可以得到不同频率下桥壳的振幅。从图表中可以看到，驱动桥壳整体上振动不大，主要振动区域集中在桥壳后盖、减速器盖以及平板之间。
五、驱动桥的噪声分析
对于噪声分析来说，有许多方法，在实际中使用较多的是边界元法，这种方法在辐射声场中计算，可以简化问题，使得问题降维，适用于复杂结构以及无限域结构。以边界元法进行分析，可以得到驱动桥壳上声辐射的主要部位和大小。
根据分析结果显示，驱动桥产生噪声的主要辐射部位是机壳后盖、主减速器以及平板，而且随着振动频率的升高，噪声的声级会逐渐减弱。
六、驱动桥的改进方法
（一）根据实验的分析，我们可以发现桥壳后盖是产生噪声的主要部位，因此要着重控制这一部分的噪声，降低噪声辐射表面的辐射系数，使得在振动频率相同的条件下，尽可能地产生最小的噪声。因此，我们可以在桥壳后盖上加十字胫，用以控制桥壳的振动。因此，我们的任务就是使得固定频率下，噪声的辐射值可以有所下降，这就证明改进是有效果的。
（二）首先，我们可以对于桥壳后盖进行改进。通过改进，我们可以将桥壳的振动频率稳定在65和100赫兹，在这两个频率下，改进前后桥壳整体的振动变化较小，因此改进前后振幅的最大值基本一致。当频率为65赫兹时，改进后桥壳后盖部分的分声压级有了明显的下降，并且较大声级所覆盖的区域也有所减少，这证明对于桥壳后盖进行十字胫等改造操作对于降低汽车噪声是有显著作用的。
结论
综上所述，我们可以看出对于商用车进行噪声和驱动分析，对于提高车辆质量的重要性。在额定速度下，轴承对于桥壳有固定的激励频率，且没有与桥壳的模态频率重合，这就证明桥壳是较为稳定的，能够避开共振频率，因此桥壳的振动并不大。所以，噪声产生的最大原因应该是驱动桥表面的振动，这种振动会继而引起整个车身的振动。而噪声的主要辐射部位即是桥壳的后盖，如果想要降低桥壳的噪声，就要从驱动桥上入手。日后，汽车制造者们还是要加强对于这方面的研究，努力提高商用车的整体质量。
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