CN204740066U - 一种机械式变速器加载噪声试验台架 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机械式变速器加载噪声试验台架，验台架包括直接建在大地上的外墙，外墙内设置有带吸声材料的内墙；外墙的外侧相对位置上设置驱动电机和负载电机；测试变速器通过变速器支架安装于内墙中；驱动电机、内墙、变速器支架以及负载电机均通过减振装置与大地相连。本实用新型消声室内具有低的背景噪声，消除了整车测试或其余台架测试时对变速器信号的干扰；本实用新型环境和设备同样适用于空载噪声测试；本实用新型搭建的试验台架和测试系统除进行噪声测试外，同样适用于振动测试，只需转换传感器类型和测点位置即可。本实用新型可以方便的通过控制器参数设置来调整加载工况，在研发初期预测变速器在整车使用中可能遇到的问题。

Description

一种机械式变速器加载噪声试验台架

技术领域

本实用新型属于机械式变速器技术领域，具体涉及一种机械式变速器加载噪声试验台架。

背景技术

随着汽车的普及，其噪声污染已引起普遍关注，国家对整车噪声提出了一系列严格的要求。变速器作为动力总成的一个重要部件，也是一个重要的发声源，同时变速器齿轮啸叫对驾驶员和乘客主观评价也有较明显影响，是必须进行详细研究的课题。

目前汽车行业标准只规定了变速器的空载噪声，而变速器在整车运行中是带载荷工作的，齿轮轮齿的受力变形和交替啮合产生较大的动态啮合力激励。变速器系统是一个非线性系统，不同的力激励会产生复杂的振动和噪声响应。由此设计一个适合变速器加载噪声测试的试验台架，并寻找一种合适的测试方法，是了解变速器振动噪声性能必须的手段。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种机械式变速器加载噪声试验台架。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种机械式变速器加载噪声试验台架，包括直接建在大地上的外墙，外墙内设置有带吸声材料的内墙，内墙周围与外墙内壁以及地面之间留有间隙；外墙的外侧相对位置上设置驱动电机和负载电机；驱动电机与设置于内墙中的测试变速器的一端相连；测试变速器通过传动轴与负载电机相连；测试变速器通过变速器支架安装于内墙中；驱动电机、内墙、变速器支架以及负载电机均通过减振装置与大地相连。

本实用新型的进一步改进在于：

减振装置包括半消声室基座、变速器支架基座、驱动电机基座以及负载电机基座；内墙建在半消声室基座上，半消声室基座通过若干第一隔振垫与大地连接；变速器支架安装于变速器支架基座上，变速器支架基座通过若干第二隔振垫与大地连接；变速器支架基座设置于半消声室基座的中部；驱动电机和负载电机分别安装于驱动电机基座和负载电机基座上，且驱动电机基座和负载电机基座分别通过若干第三隔振垫和若干第四隔振垫与大地相连。

测试变速器上连接有用于控制变速器内油温的油温控制器，油温控制器位于外墙的外部，通过油管与测试变速器相连。

内墙顶部侧面开设有空调出风口，空调出风口通过带有消声器的管道穿出外墙与空调系统相连；消声器安装于内墙与外墙之间的空隙中。

驱动电机与输入传动轴的一端相连，输入传动轴的另一端由外墙穿入，并进入内墙中，与设置于内墙中的测试变速器的一端相连；测试变速器的另一端通过传动轴与输出传动轴的一端相连，输出传动轴的另一端穿出外墙与负载电机相连。

输入传动轴和输出传动轴在内墙内的部分包裹有隔声吸声罩。

输出传动轴与负载电机之间还设置有一个带离合器的陪试变速器，陪试变速器通过变速器支架安装于大地上；陪试变速器用于降低负载电机需要提供的负载扭矩，离合器用于紧急情况下的动力中断保护。

陪试变速器的离合器部分、驱动电机、负载电机以及油温控制器通过控制器进行集成控制。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型搭建了一套适用于变速器加载噪声测试的试验台架和测试环境，并给出了测试工况和测试方法，更换传感器类型，也适用于变速器加载的振动测试。本实用新型消声室内具有低的背景噪声，消除了整车测试或其余台架测试时的干扰信号；不安装变速器法兰盘处的传动轴，该环境和设备同样适用于空载噪声测试。本实用新型可以方便的通过控制器参数设置来调整加载工况，在研发初期预测变速器在整车使用中可能遇到的问题。

附图说明

图1为本实用新型的变速器试验台架的整体布局示意图；

图2-1为本实用新型的一种传声器测点布置方案的示意图；

图2-2为图2-1的侧视图；

图3-1为本实用新型的另一种传感器测点布置方案的示意图；

图3-2为图3-1的侧视图。

其中：1为驱动电机；2为输入传动轴；3为消声器；4为空调出风口；5为隔声吸声罩；6为变速器支架；7为测试变速器；8为传动轴；9为轴承座支架；10为输出传动轴；11为陪试变速器；12为负载电机；13为驱动电机基座；14为第三隔振垫；15为半消声室基座；16为第一隔振垫；17为第二隔振垫；18为变速器支架基座；19为内墙；20为外墙；21为油温控制器；22为第四隔振垫；23为负载电机基座；24为大地。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1，本实用新型机械式变速器加载噪声试验台架，包括直接建在大地24上的外墙20，外墙20内设置有带吸声材料的内墙19，内墙19周围与外墙20内壁以及地面之间留有间隙；外墙20的外侧相对位置上设置驱动电机1和负载电机12；驱动电机1与输入传动轴2的一端相连，输入传动轴2的另一端由外墙20穿入，并进入内墙19中，与设置于内墙19中的测试变速器7的一端相连；测试变速器7的另一端通过传动轴8与输出传动轴10的一端相连，输出传动轴10的另一端穿出外墙20与负载电机12相连；输入传动轴2和输出传动轴10在内墙19内的部分包裹有隔声吸声罩5。测试变速器7通过变速器支架6安装于内墙19中；测试变速器7上连接有用于控制变速器内油温的油温控制器21，油温控制器21位于外墙20的外部，通过油管与测试变速器7相连。驱动电机1、内墙19、变速器支架6以及负载电机12均通过减振装置与大地24相连。内墙19顶部侧面开设有空调出风口4，空调出风口4通过带有消声器3的管道穿出外墙20与空调系统相连；消声器3安装于内墙19与外墙20之间的空隙中。减振装置包括半消声室基座15、变速器支架基座18、驱动电机基座13、以及负载电机基座23；内墙19设置于半消声室基座15上，半消声室基座15通过若干第一隔振垫16与大地24连接；变速器支架6和轴承座支架9安装于变速器支架基座18上，变速器支架基座18通过若干第二隔振垫17与大地24连接；变速器支架基座18设置于半消声室基座15的中部；驱动电机1和负载电机12分别安装于驱动电机基座13和负载电机基座23上，且驱动电机基座13和负载电机基座23分别通过若干第三隔振垫14和若干第四隔振垫22与大地24相连。输出传动轴10与负载电机12之间还设置有一个带离合器的陪试变速器11，陪试变速器11通过变速器支架安装于大地24上；陪试变速器11用于降低负载电机12需要提供的负载扭矩，离合器用于紧急情况下的动力中断保护。陪试变速器11的离合器部分、驱动电机1、负载电机12以及油温控制器21通过控制器进行集成控制。

本实用新型还公开了一种机械式变速器加载噪声试验方法，包括以下步骤：

1)测试变速器按设计要求装配完备，包括离合器壳体、操纵装置、一轴和法兰盘；

2)测试变速器离合器壳与变速器支架联结牢固，法兰盘与传动轴连接；

3)调整一轴，使一轴的旋转及齿轮的受力方向与使用工况相同；

4)给测试变速器加入指定要求和数量的润滑油，进行磨合试验；

5)布置传感器的位置，将转速传感器及声学传感器接入数据采集系统，并打开测试设备和软件，进行相应的设置；

本实用新型布置传感器的位置可以采用如下两种方式：

a.如图2-1和图2-2所示，在测试变速器上建立一个虚拟的方形基准体，方形基准体的宽度为D+2d，其中D为变速器壳体的宽度，d＝1m；方形基准体的轴向长度为2d，高度为H/2+d，其中H为变速器壳体的高度；测试变速器的几何中心与方形基准体底面的中心点重合；选择方形基准体顶面的中心点和四个顶点以及底面与传动轴平行的两侧边的中点作为测点，在测点处放置声学传感器。

b.如图3-1和图3-2所示，以测试变速器的几何中心为球心，创建一个半径R的虚拟圆球，其中R＝1～2m，以测试变速器与输入传动轴相连的一侧为前方，与输出传动轴相连的一侧为后方；在球面上，选择圆球上方的顶点以及位于测试变速器径向两侧的圆球顶点作为测点；在上述三个顶点所在的平面圆周上选取两个测点，两测点分别位于两侧顶点与上方顶点之间的圆弧的中点；最后在圆球后方的球面上选择两个测点，这两个测点在三个顶点所在平面的投影与原点连线的夹角为45°，与圆心组成的平面与上述三个球面顶点所组成的平面的夹角为45°。

6)将测试变速器升到规定的油温和扭矩后，将变速器挂入需要的挡位，按照转速要求开始测试。

本实用新型包含试验设备和试验环境的设计、变速器工况的确定、噪声数据采集与处理。与现有的QC/T568空载噪声测试方法相比，该试验台架测试的结果更加符合变速器在实际工作中的应用，对变速器噪声性能的评价与改进具有重要意义。

1设备及环境要求

1.1测试环境要求：半消声室需满足GB/T6882附录A的要求，室内空气温度范围控制在15℃～30℃，可增加空调系统进行保证。截至频率≤100Hz，背景噪声比测试声压级要小10dBA或更多。

1.2台架设备要求：试验台架包含控制器、驱动电机、负载电机、变速器油循环、必须的传动轴及支撑台架。电机的能力必须涵盖变速器产品的各种转速和扭矩工况，且在测试条件范围内保证试验要求的精度。

1.3数据测试设备：测试设备包含传感器、数据采集前端、数据分析软件及必须的辅件。在每次噪声测试开始和结束时，都应该对整个测试系统用满足GB/T15173标准1级精度的传声器校准器进行校准。在没有任何调整的情况下，读数的差异应该小于等于0.5dB。否则，中间采集到的数据无效。

所有设备必须在有效检定周期内。

2、变速器磨合规范

原则上所有测试挡位都进行磨合，在主副箱组合速比中磨合过的挡位无需单独磨合，但必须保证前驱工况的每个工作齿面都磨合到。

2.1按照试验要求的扭矩对变速器进行磨合；

2.2磨合油温不超过60℃；

2.3确定变速器试验的转速范围500～n，n为所匹配发动机的最大转速，保持输入扭矩，进行三个回合的加速和减速磨合，从最低转速升到最高转速然后再降到最低转速是一个回合，速度变化的速率≤500rpm/min。

3、变速器正式试验

3.1变速器输入扭矩M取要求的试验扭矩，变速器转速范围同磨合转速范围；

3.2油温控制在80±5℃；

3.3将变速器挂入需要的挡位，保持一定的输入扭矩，将变速器升到最大输入转速，然后以试验要求的速率降低转速，开始测试。

4、数据采集及处理

测试频率范围设为100-20000Hz，进行窄带谱分析。以不超过10rpm的间隔触发一次数据分析，每一数据块时间不易超过1s。

将所有传声器通道采集的信号通过计算机处理得到一个能量平均的均方根信号与输入转速的X-Y曲线，称为总声压级与转速的关系曲线。

观察不同扭矩下的总声压级与转速的关系曲线，并结合三维频谱分析，利用旋转机械的特点，帮助查找变速器最大噪声的原因。一般选取60％最大输入扭矩时全转速段的最大声压级作为变速器该挡位的加载噪声值，该数值圆整到小数点后一位。

本实用新型的结构原理：

如图1所示，由于对声学环境要求较高，采用了“房中房”结构的半消声室，带吸声材料的内墙19建在半消声室基座15上，它与大地24之间通过第一隔振垫16连接。变速器支架基座18通过第二隔振垫17支撑在大地24上，以此减小变速器支架基座18的振动对半消声室内声环境的影响，外墙20直接建在大地24上。空调出风口4位于房顶侧边，为降低空调系统的辐射噪声，必须加装末端消声器3。

驱动电机1和负载电机12给测试变速器7提供转速和扭矩，为减小电机振动对外界环境的影响，驱动电机基座13通过第三隔振垫14与大地24连接，负载电机基座23通过第四隔振垫22与大地24连接。第一隔振垫16、第二隔振垫17、第三隔振垫14、第四隔振垫22是不完全相同的，需要根据隔振的要求进行单独设计。

测试变速器7通过变速器支架6固定，传动轴8需要根据测试变速器7的长度和输出扭矩进行更换，可在传动轴外缘设机械保护装置。电机与变速器之间通过传动轴传递动力，对输入传动轴2和输出传动轴10在半消声室内的部分用隔声吸声罩5进行包裹。为减小传动轴夹角问题带来的扭矩和转速波动，对传动系的动平衡及安装的同轴度要求较高。在负载电机12侧增加了一个带离合器的陪试变速器11，陪试变速器具有升速降扭的作用，用于降低负载电机12需要提供的负载扭矩，离合器用于紧急情况下的动力中断保护。

测试变速器7的油温通过油温控制器21进行调整。对驱动电机1、负载电机12、油温控制器21、陪试变速器11的离合器部分均需通过控制器进行集成控制，控制器需具有友好的人机交互界面，易于操作。

如图2和图3所示，传感器的位置布置有两种方式，第一种：在方形基准体上取点，在变速器左右两侧按照1m的距离创建一个方形基准体，具体位置如图2所示；第二种：在圆形基准体上取点，以变速器的几何中心为原点，创建一个半径R的虚拟圆球，在球面上选择如图3所示的测点。

图2和图3给出的传感器位置可以很好的反映变速器各方位的噪声性能，如有特别的试验目的，可以根据实际情况选择特定位置进行声学测量。

本实用新型的工作过程：

1试件准备和安装

1.1测试变速器总成应按设计要求装配完备，需包括离合器壳体、操纵装置、一轴和法兰盘；

1.2变速器离合器壳与支架联结牢固，法兰盘与传动轴连接；

1.3一轴旋转及齿轮的受力方向与使用工况相同；

1.4给变速器加入指定要求和数量的润滑油；

1.5进行磨合试验。

2声学测试准备

布置传感器的位置，将转速传感器及声学传感器接入数据采集系统，并打开测试设备和软件，进行相应的设置。

将变速器升到规定的油温和扭矩后，将变速器挂入需要的挡位，按照转速要求开始测试。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种机械式变速器加载噪声试验台架，其特征在于：包括直接建在大地(24)上的外墙(20)，外墙(20)内设置有带吸声材料的内墙(19)，内墙(19)周围与外墙(20)内壁以及地面之间留有间隙；外墙(20)的外侧相对位置上设置驱动电机(1)和负载电机(12)；驱动电机(1)与设置于内墙(19)中的测试变速器(7)的一端相连；测试变速器(7)通过传动轴(8)与负载电机(12)相连；测试变速器(7)通过变速器支架(6)安装于内墙(19)中；驱动电机(1)、内墙(19)、变速器支架(6)以及负载电机(12)均通过减振装置与大地(24)相连。

2.根据权利要求1所述的机械式变速器加载噪声试验台架，其特征在于：所述减振装置包括半消声室基座(15)、变速器支架基座(18)、驱动电机基座(13)以及负载电机基座(23)；内墙(19)建在半消声室基座(15)上，半消声室基座(15)通过若干第一隔振垫(16)与大地(24)连接；变速器支架(6)安装于变速器支架基座(18)上，变速器支架基座(18)通过若干第二隔振垫(17)与大地(24)连接；变速器支架基座(18)设置于半消声室基座(15)的中部；驱动电机(1)和负载电机(12)分别安装于驱动电机基座(13)和负载电机基座(23)上，且驱动电机基座(13)和负载电机基座(23)分别通过若干第三隔振垫(14)和若干第四隔振垫(22)与大地(24)相连。

3.根据权利要求1或2所述的机械式变速器加载噪声试验台架，其特征在于：所述测试变速器(7)上连接有用于控制变速器内油温的油温控制器(21)，油温控制器(21)位于外墙(20)的外部，通过油管与测试变速器(7)相连。

4.根据权利要求1或2所述的机械式变速器加载噪声试验台架，其特征在于：所述内墙(19)顶部侧面开设有空调出风口(4)，空调出风口(4)通过带有消声器(3)的管道穿出外墙(20)与空调系统相连；消声器(3)安装于内墙(19)与外墙(20)之间的空隙中。

5.根据权利要求1或2所述的机械式变速器加载噪声试验台架，其特征在于：所述驱动电机(1)与输入传动轴(2)的一端相连，输入传动轴(2)的另一端由外墙(20)穿入，并进入内墙(19)中，与设置于内墙(19)中的测试变速器(7)的一端相连；测试变速器(7)的另一端通过传动轴(8)与输出传动轴(10)的一端相连，输出传动轴(10)的另一端穿出外墙(20)与负载电机(12)相连。

6.根据权利要求5所述的机械式变速器加载噪声试验台架，其特征在于：所述输入传动轴(2)和输出传动轴(10)在内墙(19)内的部分包裹有隔声吸声罩(5)。

7.根据权利要求5所述的机械式变速器加载噪声试验台架，其特征在于：所述输出传动轴(10)与负载电机(12)之间还设置有一个带离合器的陪试变速器(11)，陪试变速器(11)通过变速器支架安装于大地(24)上；陪试变速器(11)用于降低负载电机(12)需要提供的负载扭矩，离合器用于紧急情况下的动力中断保护。

8.根据权利要求7所述的机械式变速器加载噪声试验台架，其特征在于：所述陪试变速器(11)的离合器部分、驱动电机(1)、负载电机(12)以及油温控制器(21)通过控制器进行集成控制。