城市型SUV汽车行驶噪声测试实验研究

李庆芬，王金金，邓 彬

（湖南工学院机械工程学院，湖南 衡阳421008）

随着汽车工业的发展，中国进入了高速发展的汽车时代。随着汽车销量和汽车品牌数量的不断攀升，各类型汽车在家用汽车市场的竞争相当激烈，2015年中国汽车销量增长最快的是城市型SUV，SUV的家用普及率得到了飞速的增长。SUV获得了众多消费者的青睐，这与它较高的通过性、舒适度和性价比是分不开的，随着人们驾乘体验的提高，越来越多的人开始重视安静的车内环境，特别是SUV的车内噪声。越来越多的自主品牌SUV也开始像进口品牌轿车一样运用NVH测试方法来对汽车进行噪声实验。据相关研究表明，车内噪声除受地面状况、轮胎、轴承及车架结构等影响外，主要影响来至于驱动后桥[1]。本文运用西门子公司的NVH开发支持软件对某型SUV汽车A、B两种后桥进行台架测试为例，测试了该SUV汽车后桥在三至五高速档位下的噪声声压和振动频率，并对这两种不同型号的后桥进行了比对测试，通过测试结果找到了车内的主要噪声源，并为今后的优化设计提供相应的控制方案。

1 后桥台架测试方法

1.1测试平台建立

完成本次测试要用到的设备及设备作用如表1所列。

表1 SUV后桥噪声测试设备及设备作用

完成测试设备安装后的测试平台如图1所示，图中1、3两个圆圈位置为麦克风安装位置，这两个麦克风分别距离主减速器齿轮的啮合几何中心300 mm，中间圆圈2的位置为振动传感器的安装位置，其安装在壳体上方的中心处。

图1 测试平台安装图

1.2测试条件

（1）对测试环境噪声的要求

测试平台应安装在环境安静的车间或实验室，环境噪声不得超过10 dB（A），即测试的本底噪声不得高于10 dB（A），从而保证测量不受外界干扰。

（2）对测试平台的要求

测试平台能够准确显示不同档位时发动机的转速，并能在一定转速下维持一段时间，方便测试系统进行数据采集和计算。

1.3测试步骤

测试开始时应先启动发动机以带动测试后桥转动，让主减速器保持低速运行一段时间后慢慢加速，在达到测试速度档位和转速时，记录下输入轴转速和扭矩，并记录噪声数据。数据收集分别选取三、四、五档3个高速档位不同发动机状态时的噪声基频、啮合频率、声压频率和啮合频率声压。

变速箱在三和四档位置时，分别记录发动机9个不同转速时的噪声数据；变速箱在五档位置时，分别记录发动机6个不同转速时的噪声数据。不同档位下的发动机转速数据如表2所列，测试声压时的数据选取后方麦克风数据，测试转速点的选择是依据整车测试数据，选取整车工况下啸叫阶次的峰值转速点。

表2 发动机测试转速

2 测试结果

针对某型号SUV汽车在加减速行车过程中存在啸叫的问题，本次测试分别对其A、B两种型号后桥进行数据采集，测试数据如下。

2.1 A型后桥三档测试数据

图2中曲线2是A型后桥三档时的声压曲线，它与整车噪声声压曲线1对比如图所示，其中排除掉发动机启动噪声后，发动机转速在2 400 rpm和3 800 rpm左右时出现两次高峰。

分别提取A型后桥在发动机转速为2 400 rpm和3 800 rpm时的噪声频谱和后桥振动频谱曲线，如图3、图4中上下两条曲线所示，找到在较高噪声时后桥振动的峰值频率分别为226.95 Hz和508.84 Hz，在优化主减速器和后桥结构设计时应当避免后桥的固有频率出现在这两个频率段，否则会引起共振，产生更大噪声。

图3 A型后桥三档2400rpm转速下振动曲线

图4 A型后桥三档3800rpm转速下振动曲线

2.2 A型后桥四档测试数据

A型后桥在四档时，发动机转速在1 800 rpm和3 700 rpm时啮合噪声出现峰值，分别对应的共振频率为233.64 Hz和 678.45 Hz，具体如图 5、图 6、图 7所示。

图5 A型后桥四档声压曲线

图6 A型后桥四档1800rpm转速下振动曲线

图7 A型后桥四档3700rpm转速下振动曲线

2.3 A型后桥五档测试数据

A型后桥在五档时，发动机转速在1 900 rpm和2 800 rpm时啮合噪声出现峰值，分别对应的共振频率为464.41 Hz和684.19 Hz.如图8、图9、图10所示。

图8 A型后桥五档声压曲线

图9 A型后桥五档1900rpm转速下振动曲线

图10 A型后桥五档2800rpm转速下振动曲线

2.4 A、B型后桥噪声测试数据对比

根据产品类型配置的不同，某型SUV汽车配有A、B两种不同后桥，分别对两种后桥进行台架NVH测试后，对它们的测试噪声声压值进行比对，详见表3.数据选取的是距主减速器上方300 mm处麦克风的采集数值。根据表3中数据显示，在对应三种高速档位不同发动机转速下B型后桥的噪声值比A型后桥稍低，但相同行驶工况下两种后桥噪声增量程度大致相同，基本可以确定主减速啮合噪声是该车行程噪声主来源，而影响啮合噪声主要因素是齿轮的设计和加工制造精度[2]，接下来需要对这两种后桥的主减速齿轮进行质量检测和优化设计[3]。

表3 A、B型后桥噪声声压对比表

后桥主减速器的质量检测可以主要针对主减速齿轮的制造精度，检测项目包括主被动伞状齿轮装配后的啮合齿侧间隙、主减凸缘端面跳动、主减凸缘止口的径向跳动、主被动伞齿轮齿面粗糙度、硬度、齿轮正反转的啮合印迹等，如果齿轮的制造精度达到要求，就要对齿轮结构重新进行优化设计，并通过有限元仿真软件对优化后齿轮的固有频率、应力变形等进行分析，得到最佳的设计数据，再进行生产。

3 结束语

本文以某城市SUV汽车高速行驶过程中异响为研究对象，通过台架NVH测试的方法，找到了车内啸叫的噪声源是后桥主减速器啮合齿轮，得出了要改善车内噪声必须对主减速齿轮进行质量检测和优化设计的结论。文中的测试数据为后桥主减速齿轮优化设计提供了一定的依据。

参考文献：

[1]毛世伟，李光明，陈富强.NVH测试在汽车后桥异响噪声源分析中的应用[J].汽车工程师，2011（11）：40-45.

[2]陈 原.车辆变速箱啸叫噪声测试诊断[J].机械传动，2011，35（1）：15-19.

[3]王伟伟.汽车主减速器弧齿锥齿轮参数化设计与有限元分析[D].武汉：武汉理工大学，2012.