一种汽车变速器传递到驾驶室内的敲击噪声的测试方法与流程

文档序号：21881887发布日期：2020-08-18 16:48阅读：565来源：国知局

本发明涉及汽车领域，具体涉及一种汽车变速器传递到驾驶室内的敲击噪声的测试方法。

背景技术：

汽车在出厂前会进行敲击噪声测试，以保证驾驶室内驾驶员听到的敲击噪声阈值低于整车出厂标准的阈值，方可出厂。往往这种敲击噪声测试，只会在汽车在试运行过程中，对旋转运动的传动系统发出的敲击噪声进行测试，通常是对变速器的敲击噪声进行测量，以求得到驾驶室内驾驶员听到的敲击噪声阈值。

然而，变速器的空套齿轮在转速扭矩变化下产生的敲击噪声，在通过空气传播至驾驶室被驾驶员的耳部接收的过程中很容易产生衰减，所以测量出的对变速器的敲击噪声阈值并不等于此时驾驶室内驾驶员听到的敲击噪声阈值。若用此时测量到的敲击噪声阈值和变速器的整车出厂标准的阈值作对比，将大大提高变速器的整车出厂的设计标准，提高设计成本。

而且作为变速器厂商过多占用整车厂整车资源也是一种变相的资源浪费，但是由于齿轮转速传感器在狭小的前机舱空间内进行安装调试非常不方便，每次调试都要从汽车上把变速器拆下来才能进行调试，如何方便且准确的测试到驾驶室内驾驶员听到的敲击噪声阈值是目前亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术对应的不足，提供一种汽车变速器传递到驾驶室内的敲击噪声的测试方法，通过传递函数计算出驾驶室内驾驶员听到的敲击噪声阈值，保证了测试试验结果的准确性。

本发明的目的是采用下述方案实现的：

一种汽车变速器传递到驾驶室内的敲击噪声的测试方法，包括以下步骤：

1)整车结构传递函数试验：

1-1)将汽车静置于半消声室内，在汽车驾驶室内布置麦克风；

1-2)以待测变速器悬置安装点为原点，建立悬置安装点三维坐标系，车尾指向车头方向为悬置安装点三维坐标系x轴的正方向，副驾驶位置指向主驾驶位置方向为悬置安装点三维坐标系y轴的正方向，车底指向车顶方向为悬置安装点三维坐标系z轴的正方向，测试人员分别使用力锤敲击悬置安装点三维坐标系x、y、z轴上的任意位置，得到左悬置安装点激励力为f’lm(ω)和后悬置安装点激励力为f’bm(ω)；

1-3)以待测变速器拉索安装点为原点，建立拉索安装点三维坐标系，车尾指向车头方向为拉索安装点三维坐标系x轴的正方向，副驾驶位置指向主驾驶位置方向为拉索安装点三维坐标系y轴的正方向，车底指向车顶方向为拉索安装点三维坐标系z轴的正方向，测试人员分别使用力锤敲击拉索安装点三维坐标系x、y、z轴上的任意位置，得到拉索悬置安装点激励力为f’cable(ω)；

1-4)布置在驾驶室内的麦克风采集响应结果如下：

敲击左悬置安装点时得到的响应为plm(ω)，敲击后悬置安装点时得到的响应为pbm(ω)，其敲击拉索支架安装点时得到的响应为pcable(ω)；

1-5)通过步骤1-2)、步骤1-3)、步骤1-4)得到的激励输入力和响应相除可知：

左悬置安装点到麦克风的传递函数如下：

hlm(ω)＝plm(ω)/f’lm(ω)

式中，hlm(ω)为左悬置安装点到麦克风的传递函数，plm(ω)为敲击左悬置安装点时得到的响应，f’lm(ω)为左悬置安装点激励力；

后悬置安装点到麦克风的传递函数如下：

hbm(ω)＝pbm(ω)/f’bm(ω)

式中，hbm(ω)为后悬置安装点到麦克风的传递函数，pbm(ω)为敲击后悬置安装点时得到的响应，f’bm(ω)为后悬置安装点激励力；

拉索安装点到麦克风的传递函数如下：

hcable(ω)＝pcable(ω)/f’cable(ω)

式中，hcable(ω)为拉索安装点到麦克风的传递函数，pcable(ω)为敲击拉索支架安装点时得到的响应，f’cable(ω)为拉索悬置安装点激励力；

2)整车空气传递函数试验：

2-1)将汽车静置在半消声室内，将用于采集敲击噪声的前侧麦克风、后侧麦克风、上侧麦克风安装在待测变速器周围；

2-2)利用驾驶室内的扬声器播放白噪音作为声源激励；

2-3)整车空气传递函数如下：

前侧麦克风到驾驶室内的麦克风的传递函数hfront(ω)如下：

hfront(ω)＝p’fornt(ω)/p’(ω)

后侧麦克风到驾驶室内的麦克风的传递函数hrear(ω)如下：

hrear(ω)＝p’rear(ω)/p’(ω)

上侧麦克风到驾驶室内的麦克风的传递函数hup(ω)如下：

hup(ω)＝p’up(ω)/p’(ω)

上述式中，p’(ω)为驾驶员扬声器输入信号，p’fornt(ω)为前侧麦克风响应，p’rear(ω)为后侧麦克风响应，p’up(ω)为上侧麦克风响应，hup(ω)为上侧麦克风到驾驶室内的麦克风的空气传递函数，hrear(ω)为后侧麦克风到驾驶室内的麦克风的空气传递函数，hfront(ω)为前侧麦克风到驾驶室内的麦克风的空气传递函数；

3)变速器单体敲击试验：

3-1)将待测变速器从汽车上拆卸下来，并将齿轮转速传感器和力传感器安装在待测变速器上；

3-2)将待测变速器固定连接在半消声室的台架上；

3-3)将待测变速器的输入轴连接在输入电机的电机轴上；

3-4)将待测变速器的输出轴连接在负载电机的电机轴上；

3-5)将步骤2-1)中所述的用于采集敲击噪声的多个麦克风安装在待测变速器周围；

3-6)启动输入电机和负载电机，控制待测变速器的档位工况依次由低到高，分别进行测试，可得到变速器前侧近场噪声pfornt(ω)，变速器后侧近场噪声prear(ω)，变速器上侧近场噪声pup(ω)，左悬置安装点动态力flm(ω)、后悬置安装点动态力fbm(ω)和拉索安装点动态力fcable(ω)及各齿轮转动角度随时间的变化关系；

3-7)对齿轮转动角度求二次微分，得到齿轮角加速度值；

4)通过步骤3)中变速器单体敲击试验得到变速器悬置安装点和拉锁安装点的动态力、变速器近场噪声以及齿轮角加速度值，再利用步骤1)和步骤2)中的传递函数识别出整车车内真实噪声信号：

4-1)通过结构传递响应识别得到变速器单体敲击声通过整车结构传递到车内的真实噪声，所述结构传递响应识别的公式如下：

左悬置安装点到驾驶室内的麦克风的响应ylm(ω)如下：

ylm(ω)＝flm(ω)hlm(ω)

式中，flm(ω)为左悬置安装点动态力，hlm(ω)为左悬置安装点到麦克风的空气传递函数，ylm(ω)为左悬置安装点到驾驶室内的麦克风的响应；

后悬置安装点到驾驶室内的麦克风的响应ybm(ω)如下：

ybm(ω)＝fbm(ω)hbm(ω)

式中，fbm(ω)为后悬置安装点动态力，hbm(ω)为后悬置安装点到麦克风的空气传递函数，ybm(ω)为后悬置安装点到驾驶室内的麦克风的响应；

拉索安装点到驾驶室内的麦克风的响应ycable(ω)如下：

ycable(ω)＝fcable(ω)hcable(ω)

式中，fcable(ω)为拉索安装点动态力，hcable(ω)为拉索安装点到麦克风的空气传递函数，ylm(ω)为拉索安装点到驾驶室内的麦克风的响应；

4-2)通过空气传递响应识别得到变速器单体敲击声通过空气传递到车内的真实噪声，所述空气传递响应识别的公式如下所示：

变速器前侧近场噪声到驾驶室内麦克风的响应：

yfornt(ω)＝pfornt(ω)hfront(ω)

式中，hfront(ω)为前侧麦克风到驾驶室内的麦克风的传递函数，pfornt(ω)为变速器前侧近场噪声，yfornt(ω)为左悬置安装点到驾驶室内的麦克风的响应；

变速器后侧近场噪声到驾驶室内麦克风的响应：

yrear(ω)＝prear(ω)hrear(ω)

式中，hrear(ω)为后侧麦克风到驾驶室内的麦克风的传递函数，prear(ω)为变速器后侧近场噪声，yrear(ω)为变速器后侧近场噪声到驾驶室内麦克风的响应；

变速器上侧近场噪声到驾驶室内麦克风的响应：

yup(ω)＝pup(ω)hup(ω)

式中，hup(ω)为上侧麦克风到驾驶室内的麦克风的传递函数，pup(ω)为变速器上侧近场噪声，yup(ω)为变速器上侧近场噪声到驾驶室内麦克风的响应；

4-3)通过以下计算得到的待测变速器传递到驾驶室内的真实敲击噪声阈值：

yall(ω)＝ylm(ω)+ybm(ω)+ycable(ω)+yfornt(ω)+yrear(ω)+yup(ω)

式中，yall(ω)为待测变速器传递到驾驶室内的真实敲击噪声阈值，ylm(ω)为左悬置安装点到驾驶室内的麦克风的响应，ybm(ω)为后悬置安装点到驾驶室内的麦克风的响应，ycable(ω)为拉索安装点到驾驶室内的麦克风的响应，yfornt(ω)为左悬置安装点到驾驶室内的麦克风的响应，yrear(ω)为变速器后侧近场噪声到驾驶室内麦克风的响应，yup(ω)为变速器上侧近场噪声到驾驶室内麦克风的响应。

本发明的优点在于，通过几条路径的传递函数得到待测变速器传递到车内的真实声音，能解决通过变速器单体敲击试验得的敲击声大小不是真正传递至车内的敲击声大小值的问题，同时，在变速器优化改进后验证时，可不必搭载在整车上进行试验，减少了整车资源的占用，同时，本方法还能同时得到各条传递路径在车内总声压所占的贡献，即各条传递路径对车内敲击声的贡献量，为后续优化提供参考方向。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种汽车变速器传递到驾驶室内的敲击噪声的测试方法，包括以下步骤：

待测汽车驶入半消声室内静置后，开始对待测汽车进行下面所述的试验：

1)整车结构传递函数试验

1-1)传感器布置

在驾驶员右耳处布置麦克风，作为声音接收者；

准备一把力锤，用于敲击变速器各悬置安装点和拉索安装点，作为力输入激励。

1-2)数据采集及信号处理

将汽车静置于半消声室内，用力锤敲击变速器悬置安装点和拉索安装点的x、y、z三个方向，得到激励输入力，其中，左悬置安装点激励力为f’lm(ω)，后悬置安装点激励力为f’bm(ω)，拉索悬置安装点激励力为f’cable(ω)。

再通过布置在车内驾驶员右处的耳麦克风采集响应结果，其敲击左悬置安装点时得到响应为plm(ω)，敲击后悬置安装点时得到响应为pbm(ω)，其敲击拉索支架安装点时得到响应为pcable(ω)。由响应和激励可得到安装点到车内驾驶员右耳麦克风处的结构传递函数如下：

左悬置安装点到麦克风的传递函数如下：

hlm(ω)＝plm(ω)/f’lm(ω)

式中，hlm(ω)为左悬置安装点到麦克风的传递函数，plm(ω)为敲击左悬置安装点时得到的响应，f’lm(ω)为左悬置安装点激励力；

后悬置安装点到麦克风的传递函数如下：

hbm(ω)＝pbm(ω)/f’bm(ω)

式中，hbm(ω)为后悬置安装点到麦克风的传递函数，pbm(ω)为敲击后悬置安装点时得到的响应，f’bm(ω)为后悬置安装点激励力；

拉索安装点到麦克风的传递函数如下：

hcable(ω)＝pcable(ω)/f’cable(ω)

式中，hcable(ω)为拉索安装点到麦克风的传递函数，pcable(ω)为敲击拉索支架安装点时得到的响应，f’cable(ω)为拉索悬置安装点激励力；

2)整车空气传递函数试验

2-1)传感器布置

在变速器近场8cm处布置三个麦克风，位置与变速器台架试验位置相同，作为声音接收者；在车内驾驶员处布置扬声器作为声源；通过输入白噪声数据，再经放大器输送至车内驾驶员处的扬声器播放作为声源激励。

2-2)信号采集及处理

将整车静置在半消声室内，通过驾驶员处扬声器处发出声源激励信号，用变速箱近场三个麦克风采集由车内传递出来的声音信号。其中输入信号为驾驶员扬声器p’(ω)，响应为前侧麦克风p’fornt(ω)，后侧麦克风p’rear(ω)，上侧麦克风p’up(ω)。由此可得到整车空气传递函数如下：

前侧麦克风到驾驶室内的麦克风的传递函数hfront(ω)如下：

hfront(ω)＝p’fornt(ω)/p’(ω)

后侧麦克风到驾驶室内的麦克风的传递函数hrear(ω)如下：

hrear(ω)＝p’rear(ω)/p’(ω)

上侧麦克风到驾驶室内的麦克风的传递函数hup(ω)如下：

hup(ω)＝p’up(ω)/p’(ω)

3)变速箱单体敲击试验：

3-1)齿轮转速传感器布置：

拆卸下汽车上的待测变速器，在变速器外壳上打孔，布置正对各齿轮中心的齿轮转速传感器；

3-2)麦克风布置：

分别在距离变速器前侧面中心位置、后侧面中心位置、上侧面中心位置5～8cm处各一个布置麦克风；

3-3)力传感器布置：变速器左悬置安装点、后悬置安装点、拉索安装点各安装一个三向动态测力传感器，且将各个传感器与采集前端相连接。

3-4)将待测变速器通过法兰盘固定安装在半消声室的台架上，待测变速器的输入轴连接输入电机，两个输出半轴分别连接左右两负载电机。

设置传感器采样频率为12800hz，分辨率为1hz；输入电机控制变速器转速，负载电机控制变速器转矩。试验时，通过扭矩波动实现输入轴的转速波动，模拟发动机2阶激励频率，具体试验工况如下表1。

表1变速器单体敲击试验工况表

3-5)测试完毕后，可得到各档位工况下各齿轮的角加速度，通过二次微分可计算得到各齿轮角加速度值，其中各档位工况下角加速度最大的齿轮为各档位下敲击贡献度最大的齿轮，其中还可得到左悬置安装点动态力flm(ω)、后悬置安装点动态力fbm(ω)和拉索安装点动态力fcable(ω)，以及变速器前侧近场噪声pfornt(ω)，变速器后侧近场噪声prear(ω)，变速器上侧近场噪声pup(ω)。

4)由变速器单体信号识别出整车车内真实噪声信号，即车内总声压识别：

4-1)结构传递响应识别

用变速器单体敲击试验时得到的三个安装点的振动信号乘以三条结构传递函数，即可识别出变速器单体敲击声通过结构传递到车内的真实噪声，所述结构传递响应识别的公式如下：