底盘噪声（二）

底盘噪声主要包括轮胎噪声、传动系噪声和制动噪声等几个方面。传动系中可能的噪声源有：齿轮噪声、轴承噪声、传动轴噪声和传动系共振等。接下来将分别进行简单介绍。

一、齿轮噪声

齿轮工作中受各种激振力作用，使其产生振动并辐射噪声。这些激振力有本身工作带来的冲击力和摩擦力，也有外界负荷波动分量和振动，又有周期性和非周期性的作用。所以，齿轮噪声的形成过程很复杂，而噪声的组成则包含了多个不同形成机理的成分。

1、齿轮噪声的种类和形成机理

齿轮噪声的激励源有本身啮合振动和外界强制振动两种，前者形成齿轮直接噪声，后者形成间接噪声。齿轮直接噪声的构成成分及机理包括：

(1)、分度圆冲击噪声：在齿轮工作过程中，啮合齿面处存在一个滑动速度换向，有滑动即存在摩擦力，滑动速度换向，则齿面间相对摩擦力在节点处也相对改变方向，并因此产生冲击力，称为节线冲击。对于一对绝对精确的齿轮，节线冲击力引起振动是齿轮唯一的噪声源。

节线冲击力大小与持续时间取决于齿轮间传递的力、摩擦系数和相对滑动速度大小。齿轮传递功率越大、齿面粗糙度和转速越高，则节线冲击力越大，噪声能量越高。

(2)、啮合冲击噪声：实际齿轮的轮齿在受力运转中总会产生变形，再加上制造误差和安装误差的影响，使齿轮啮合和分离时产生碰撞和冲击，由此形成的冲击力和噪声分别称为啮合冲击力和啮合噪声。

分度圆冲击噪声和啮合冲击噪声的频率与齿轮转速、齿数等有关，噪声的基频为齿轮的啮合频率（转频乘以齿数）。

(3)、不平衡振动噪声：旋转件的安装和制造偏心将引起不平衡惯性力，造成齿轮与转速一致的低频振动和不平衡振动噪声。

(4)、瞬态自激振动噪声：齿轮受到激振力作用时，会产生瞬态自由振动，当齿轮啮合频率与其固有频率互为整数倍时，齿轮可能产生强烈的共振，并辐射噪声。

综上，齿轮工作过程中的噪声主要有两种：啮合频率的噪声和齿轮以固有频率振动产生的噪声。

2、齿轮噪声传播途径

齿轮工作时受到各种激振力作用，并因此形成第一次固体振动，产生第一次空气噪声。

噪声中的一部分透过箱壁、箱壁上的孔道及缝隙传到箱外；另一部则以固体声形式由齿轮传到轴、轴承及箱体等地方，产生二次空气噪声。

很多情况下，二次空气噪声往往会成为变速装置的主要噪声成分，尤其是齿轮啮合频率与轴承振动频率或箱体固有频率重合或接近时，将产生共振而辐射更高的噪声。

3、齿轮噪声的影响因素

主要有设计参数、加工精度、装配情况和使用条件等因素。

(1)、齿轮设计：主要的设计参数有结构、材料、啮合率、压力角、模数、齿形修正、轴和轴承等。汽车中的常用齿轮有直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、直齿链齿轮和螺旋锥齿轮。

其中，直齿轮啮合是整个齿宽同时线接触，啮合冲击力较大；斜齿轮也是线接触，但其接触是从齿上一点开始，向下渐进地跨过全齿，因此冲击力较小，噪声水平比直齿轮低3~10dB。

此外，增加齿轮重叠系数，可以使齿轮传动时参与啮合的齿数增多，减小了单个齿上的载荷，降低了轮齿的冲击和变形，使噪声降低；在传递扭矩一定的情况下，压力角（见文末Note）增加将造成径向力变大，导致较高的噪声级；齿宽增加，单位齿长载荷降低，噪声减弱；侧隙过小，会使噪声急剧增加；在精度相同的情况下，增加模数，轮齿变得粗壮，减小了弯曲变形和冲击，噪声减小；模数相同时，增加齿数，齿轮直径变大，辐射噪声增加。

(2)、加工精度：齿轮加工带来的误差主要有齿形误差、周节误差和基节误差。

齿形误差使轮齿偏离渐开线，产生冲击与振动，使辐射噪声增加；

周节误差和基节误差都会破坏齿轮平稳均匀的啮合，使传动角速度变化和冲击振动，增加齿轮噪声。

此外，轮齿的表面粗糙度低、齿面间的摩擦系数小，则冲击和噪声就低。

(3)、装配情况：装配误差增大，噪声增加，对传递扭矩较小的齿轮更为明显。

(4)、使用条件：比载荷（轮齿单位长度上承受的力）大，齿面间冲击力大，则齿轮噪声就高。使用润滑油可防止齿面直接接触，并起到阻尼的作用，有利于降低噪声。

二、轴承噪声

1、滚动轴承噪声形成机理

此噪声主要由其工作中的振动和摩擦产生，振动的产生主要有轴和轴承的偏心引起的不平衡力、几何形状误差导致的零件间作用力波动、表面质量引起的摩擦力局部变化和外载荷波动等；摩擦的产生主要有表面质量误差大、径向间隙小及润滑不良等。

2、影响因素

主要有轴承精度、安装预紧力和使用条件。

三、传动轴噪声

引起传动轴振动噪声的原因有：发动机的扭矩波动和振动、变速器及驱动桥等的振动输入、万向节输入输出转速和扭矩的不均衡性、传动轴的不平衡质量等。

传动轴振动噪声的传播途径有两个：一是经传动轴的中间支承传给车身并使之振动，经变速器和驱动桥传给车身及其它部件，引起更广泛的振动噪声；二是经周围空气直接产生噪声。

四、传动系共振

传动系共振分为弯曲共振和扭转共振两种。

弯曲共振是传动轴转速接近传动系弯曲共振频率转速时，传动系横向振动大幅增加的现象。弯曲共振频率与发动机、变速器、悬架弹簧及传动轴等总成结构有关，引起共振的激振力可能是发动机的不平衡力、传动轴不平衡及轴管的弹性弯曲等。

扭转共振是当发动机扭矩主谐量的频率与传动系固有频率相同时发生的，会造成传动系零件振幅和所受载荷显著加大，甚至在传动系中出现反扭距，加重齿轮啮合冲击，产生强烈噪声。

一般来说，弯曲共振比扭转共振的频率域要宽的多，频率值也相对高，约为100~2000Hz；而扭转共振的频率域较窄，数值也较低，约为50~80Hz。多数情况下二者会同时发生，既有线性又有非线性。

Note、压力角：

一对共轭齿廓在一点处啮合时，齿廓在该点处所受正压力的方向(即法线方向)与该点的速度方向所夹的锐角。不仅决定于齿轮的初始设计，齿轮的安装、制造等都可能改变实际的压力角，如中心距变大，压力角变大。