【正文】 速度映射到鄰近的有限元節(jié)點(diǎn)上，根據(jù)式 (9)計(jì)算得到對(duì)此工況下箱體振動(dòng)起主要作用的特征向量矩陣 ，由式 (10)得出其逆矩陣 ，并通過式 (4)計(jì)算出 車輛在 1檔運(yùn)行工況下箱體各階模態(tài)的模態(tài)參與因子 q(w)。 (2)如果測(cè)量點(diǎn)過少，將引起這些點(diǎn)的振型類似，即 中存在線性相關(guān)的量，這也將造成小奇異值，加大識(shí)別出的振動(dòng)特性的誤差，因此必須保證足夠的測(cè)量點(diǎn)數(shù)． (3)為了使方程 (4)有解，測(cè)量的加速度數(shù)量 n 應(yīng)大于模態(tài)階數(shù) m。然后將 n個(gè)自由度的振動(dòng)特性 X映射到相鄰近的有限元節(jié)點(diǎn)上，由 X及其對(duì)應(yīng)有限元節(jié)點(diǎn)的模態(tài)振型矩陣可得 ： Xa(w)=Pa(w){q(w)} (3) 式中： Xa 為試驗(yàn)測(cè)得的運(yùn)行工況下箱體上 n 個(gè)自由度的振動(dòng)特性； Pa 為有限元方法計(jì)算出的箱體 m 階模態(tài)主振型矩陣．根據(jù)公式 (3)可推導(dǎo)出箱體各階模態(tài)參與因子矩陣 {q(w)}，即 : {q(w)}= Pb(w)1 Xa(w) (4) 在已知模態(tài)參與因子矩陣和特征向量矩陣條件下，可得到變速器箱體上所有點(diǎn)在運(yùn)行工況下的振動(dòng)特性． Xb(w)=Pb(w){q(w)} (5) 式中： Xb(w)為箱體上所有點(diǎn)的振動(dòng)特性矩陣； Pb(w)為有限元模型中所有節(jié)點(diǎn)的特征向量矩陣． 結(jié)合公式 (3)， (4)和 (5)可知，求解 Xb(w)的關(guān)鍵是通過 Pb(w) 1計(jì)算模態(tài)參與因子 {q(w)}．由于運(yùn)行工況下測(cè)得的振動(dòng)特性的自由度數(shù)量 n小于有限元模型的 自由度數(shù)量，所以， Pb(w) 1 的求解成為難點(diǎn)．本文采用奇異值分解法，得到此工況下對(duì)箱體振動(dòng)特性影響較大的模態(tài)頻率和特征向量，將這些影響較大的特征向量組成的矩陣 Pb(w)逼近 Pb(w)，以 Pb(w) 1求解矩陣 。 關(guān)于汽車變速器噪音的優(yōu)化方法 變速器箱體除了受到齒輪嚙合沖擊、傳動(dòng)誤差、軸承動(dòng)載荷等內(nèi)部振動(dòng)激勵(lì)外，還受到發(fā)動(dòng)機(jī)、半軸等部件的外部振動(dòng)激勵(lì)，其振動(dòng)過程復(fù)雜，很難通過數(shù)值方法精確模擬。 偏心的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng) 圖 45 偏心的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng) 圖 45中的譜線可以看出軸頻 fn 以及他的二次諧波，從信號(hào)的特征可以判斷轉(zhuǎn)軸 的旋轉(zhuǎn)狀況 . 齒輪嚙合故障 圖 46 齒輪嚙合故障 圖 46中出現(xiàn)了齒輪嚙合的基波 fz以及它的多次諧波。缺點(diǎn)是由于使用的是濾波器的原理，需要設(shè)定帶寬，所 以對(duì)于非主要階次的信號(hào)很容易受到相鄰階次的干擾，所以僅適用于主要階次的分析。它可以獲得不隨轉(zhuǎn)速變化的平穩(wěn)的振動(dòng)或噪音信號(hào)，以便利用傅里葉變換進(jìn)行分析。從信號(hào)中提取調(diào)制信息，分析其強(qiáng)度和頻次就可以判斷齒輪箱產(chǎn)生故障的部位和損傷程度，這一分析過程稱為解調(diào)。 當(dāng)對(duì)多段平均的功率譜取對(duì)數(shù)后，功率譜中與調(diào)制變頻帶無關(guān)的噪聲和其他信號(hào)也得到較大 的權(quán)系數(shù)而放大，所以當(dāng)調(diào)制邊頻的幅值不大或信號(hào)中含有較大噪聲時(shí)， 倒頻譜中得到的調(diào)制頻率的幅值并不明顯，這種方法在實(shí)際工程運(yùn)用中有較大的局限性。指數(shù)形窗，應(yīng)用于瞬時(shí)信號(hào)寬度大于窗 ； 海寧窗，瞬時(shí)信號(hào)寬度大于窗的普通目的的應(yīng)用 ； 海明窗，用于聲音處理 ； 平頂窗，分析無精確參照物且要求精確測(cè)量的信號(hào) ； KaiserBessel 窗，用于區(qū)分頻率相近而形狀不同的信號(hào) 。在檢測(cè)過程中，通過相同頻率下的振幅變化情況以及是否有新頻率產(chǎn)生 ，可以分析變速箱的運(yùn)行狀況，是變速箱故障診斷中最重要的信號(hào)處理方法之一。但對(duì)于穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的齒輪箱，如果可以確保對(duì)某個(gè)軸不同時(shí)刻采集的振動(dòng)信K（ t） t K（ t） t 江西理工大學(xué) 20xx屆本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 10 號(hào)在起始點(diǎn)的相位一致，采樣頻率和采樣數(shù)一樣，對(duì)于這樣的時(shí)域信號(hào)可以通過平均大大提高信噪比，減少和抑制掉干擾信號(hào)，從而提取與該軸相關(guān)的振動(dòng)信號(hào)，這種方法被稱為同步時(shí)域平均，此時(shí)的時(shí)域信號(hào)做出的譜稱為同步譜。在旋轉(zhuǎn)部件的故障診斷中齒輪的嚙合階次具有非常重要的診斷價(jià)值 。嚙合沖擊激勵(lì)與嚙合剛度變化直接相關(guān)，嚙合剛度變化越大，沖擊激勵(lì)越大，并由于齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而呈現(xiàn)周期性嚙合剛度變化和嚙合沖擊激勵(lì)變化。 嚙合沖擊激勵(lì) 由于齒輪誤差的存在，在一對(duì)齒輪的嚙合過程中，存在嚙入沖擊和嚙出沖擊兩種。這兩種誤差統(tǒng)稱為誤差激勵(lì)。它與齒輪的旋轉(zhuǎn)速度、齒輪側(cè)隙、齒輪頂隙、變速器的潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑油量大小以及潤(rùn)滑的方式等有直接關(guān)系，通常它不是齒輪嚙合傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲的主要來源。齒輪噪聲可分為結(jié)構(gòu)噪聲和空氣及液體動(dòng)力性噪聲 。 5 一、二軸孔與中間軸 孔軸心線平行度 結(jié)合多次解體汽車變速器檢測(cè)發(fā)現(xiàn) ： 汽車變速器殼體的一、二軸軸心線對(duì)前端面的垂直度只要達(dá)到 0． 15mm 以上就會(huì)引起汽車變速器噪音異常聲響。汽車變速器殼體前端面對(duì)軸心線垂直度超差會(huì)造成一軸軸承江西理工大學(xué) 20xx屆本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 7 孔與曲軸中心孔軸心線以及一、二軸軸心線不 同軸，造成在傳動(dòng)過程中變速器嚙合齒輪及支承軸承受 力不均，破壞各齒輪副的配合精度，從而導(dǎo)致汽車變速器噪音異常聲響。 首先， A、 B 兩臺(tái)汽車變速器先后裝在同一輛試驗(yàn)車上并置于空檔中，在距離汽車變速器總成前部的左、右、下 3 個(gè) 方向和后部的左、右、下 3 個(gè)方向各300mm 處使用 HS5633 數(shù)字聲級(jí)計(jì)并以 A 計(jì)權(quán)頻特性測(cè)量結(jié)合和分離離合器時(shí)噪聲 (表 3表 32)，環(huán)境噪聲 A聲級(jí)值為 59． 5dB。 2) 排除這些原因以后，再檢測(cè)各配合齒輪的制造質(zhì)量，包括如齒形誤差、齒向誤差等，若有條件，最好能 采用雙嚙儀進(jìn)行綜合檢測(cè)。 3) 掛上汽車前進(jìn)檔正常運(yùn)行一段時(shí)間后突然緊急制動(dòng)。因?yàn)槠囎兯倨鞯脑胍舢惓Ｂ曧懝收吓c發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)軸及變速器內(nèi)部的機(jī)械部分都有關(guān)系，出現(xiàn)噪音異常聲響故障的可能原因和部位很多，采用排除法查找比較快速高效。 ” 汽車的噪聲源有多種，例如發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、驅(qū)動(dòng)橋、傳動(dòng)軸、車廂、玻璃窗、輪胎、繼電器、喇叭、音響等等都會(huì)產(chǎn)生噪聲。人短期處于噪聲環(huán)境時(shí)，即使離開噪聲環(huán)境，耳朵也會(huì)發(fā)生短期的聽力下降，但當(dāng)回到安靜環(huán)境時(shí)，經(jīng)過較短的時(shí)間即可以恢復(fù)。最后對(duì)變速器齒輪的頻率進(jìn)行介次分析，并找出變速器的典型故障特征。 以期 達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 江西理工大學(xué) 20xx屆本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 3 第二章 定義 項(xiàng)目選題 項(xiàng)目小組經(jīng)過討論及分析 ， 從 國(guó)內(nèi)所生產(chǎn) 變速器的齒輪嘯叫 問題 出發(fā)， 確定選題 .項(xiàng)目小組擬通過 優(yōu)化某型 變速器的設(shè)計(jì)要求和改善 變速器 制造過程 從 而 達(dá)到減少齒輪嘯叫 的目的 ,從而提升國(guó)內(nèi)變速器的質(zhì)量， 減少汽車變速器的噪音，支撐 國(guó)內(nèi)變速器產(chǎn)品進(jìn)入全球市場(chǎng) 。 在整個(gè)課題的調(diào)查和分析中，主要完成以下幾方面的工作 ： ? 故障變速器在臺(tái)架下線檢測(cè)系統(tǒng)中的振動(dòng)信號(hào)的分析和診斷 ； ? 齒輪變速器在臺(tái)架下線檢測(cè)系統(tǒng)中的振動(dòng)歷史數(shù)據(jù)分析 ； ? 齒輪加工歷史數(shù)據(jù)分析 ； ? Romax 的變速器系統(tǒng)建模及傳動(dòng)誤差分析 ； ? 變速 器整車 Head Acoustic 測(cè)試分析和對(duì)比驗(yàn)證 。并利用 Ansys 有限元法分析得出了沖擊速度，齒寬與沖擊力的數(shù)值關(guān)系和沖擊時(shí)間。 在設(shè)備和軟件研制方面，國(guó)外企業(yè)對(duì)噪聲的研究相比國(guó)內(nèi)企業(yè)走在前面。通過研究軸承的剛度變化以及齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)由于制造公差的影響對(duì)變速器振動(dòng)的影響，指出軸承的剛度變化會(huì)對(duì)齒輪的嚙合剛度產(chǎn) 生影響，進(jìn)而影響到變速器殼體的振動(dòng)。 20xx 年 ， 通過齒輪模型，分析 了齒輪的摩擦性質(zhì)，并給出了 FFT函數(shù)的形式的齒輪激勵(lì)的等值線，得出了齒輪的幾何參數(shù)的變化對(duì)齒輪嚙合激勵(lì)結(jié)果的影響 。 通過將齒輪激勵(lì)力描述為齒輪嚙合剛度和齒輪誤差的乘積，給出了齒輪嚙合沖擊力的計(jì)算方法。 DMAIC 目 錄 第一章 緒論 ????????????? ??????? 1 課題研究 對(duì)象 ????????????????? ?? 1 齒輪噪音國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ??????????? ??? 1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 ?????????????? ??? 1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 ????????????? ???? 1 課題的主要研究?jī)?nèi)容及研究意義 ????????? ?? 2 主要研究?jī)?nèi)容 ???????????? ????? 2 研究意義 ???????????? ??????? 2 論文的特點(diǎn) ????????????? ??????? 2 第二章 定義 ????????????? ??????? 3 項(xiàng)目選題 ?????????????? ?????? 3 改進(jìn)對(duì)象 ?????????????? ?????? 3 項(xiàng)目目標(biāo) ?????????????? ?????? 3 項(xiàng)目分析步驟 ?????????????? ???? 3 項(xiàng)目意義 ?????????????? ?????? 3 第三章 測(cè)量 ??? ???????? ?? ?? ????? 4 測(cè)量噪音時(shí)的注意事項(xiàng) ????????????? ?? 4 汽車變速器噪音異常聲響故障的查找方法與步驟 ???? 4 檢測(cè) ????????????? ?????????? 4 汽車變速器噪音的測(cè)量數(shù)據(jù)及處理 ?? ? ??? ? ??? 4 第四章 分析 ????????????? ??????? 8 變速器結(jié)構(gòu) ????????????? ???? ??? 8 變速器振動(dòng)噪音機(jī)理 ???????????????? 8 剛度激勵(lì) ????????????? ?????? 8 誤差激勵(lì) ??????? ?????? ?????? 8 嚙合沖擊激勵(lì) ????????????? ???? 9 振動(dòng)信號(hào)處理技術(shù)方法 ??????????????? 9 同周期相加平均法 ????????????? ?? 9 頻譜分析技術(shù) ????????????? ???? 10 倒頻譜分析 ????????????? ????? 10 細(xì)化譜分析 ????????????? ????? 10 解調(diào)分析 ????????????? ?????? 10 階次分析與 典型故障信號(hào)特征 ?? ??? ??????? 11 階次分析 ????????????? ?????? 11 典型故障信號(hào)特征 ????????????? ?? 11 不平衡機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng) ????????????? ? 11 偏心的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng) ????????????? ? 12 齒輪嚙合故障 ????????????? ?? 12 齒輪嚙合嚴(yán)重故障 ??? ?????????? 13 第五章 改進(jìn) ????????????? ?? ???? ?? 14 汽車變速器噪音的優(yōu)化模型 ????????????? 14 ??????? ???? 14 基于模態(tài)擴(kuò)展技術(shù)的變速器箱體振動(dòng)特性識(shí)別的基本原 理 14 變速器箱體振動(dòng)加速度的識(shí)別及輻射噪聲優(yōu)化 ????? 16 ??????? ??? ? 17 變速器箱體有限元模型中各點(diǎn)振動(dòng)加速度的識(shí)別及驗(yàn)證 ?????????????????????? 18 結(jié)論 ????????????? ???????? 20 第六章 控制 ??????? ?????? ???????? 21 ??????? ?????? 21 基于 MATLAB 對(duì)齒輪振動(dòng)的改進(jìn) ??????? ???? 22 第七章 案例分析 變速箱拱板結(jié)構(gòu)的降噪優(yōu)化設(shè)計(jì) ? ? ? 23 引言 ?????????????? ???????? 23 拱板結(jié)構(gòu)造價(jià)優(yōu)化模型的建立 ??????? ???? 23 目標(biāo)函數(shù) ?????????????? ??? ? 23 目標(biāo)函數(shù)的確定 ????????????? 23 目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式 ?? ????? ?????? 23 設(shè)計(jì)變量 ?????????????? ???? 24 約束條件 ?????????????? ???? 24 振動(dòng)加速度級(jí)約束函數(shù) ??????? ??? 24 幾何參數(shù)約束 ??????? ??????? 25 拱板結(jié)構(gòu)造價(jià)優(yōu)化模型 ??????? ????? 25 優(yōu)化模型的轉(zhuǎn)換 ?????????????? ??? 25 振動(dòng)加速度級(jí)約束函數(shù)的顯式化 ?????????? 26 一次響應(yīng)面擬合約束函數(shù) ??? ???? ???? 26 響應(yīng)面擬合精度檢驗(yàn) ??????? ?????? 27 優(yōu)化結(jié)果 ?????????????? ?????? 31 優(yōu)化流程圖 ?????????????? ???? ? 31 第八章 總結(jié)和展望 ? ?????????? ?? ? ??? ? 32 ????????????? ??????? ?? ? 32 ????????????? ??????? ?? ? 32 致謝 ????????????? ??????? ??? ? 33 參考文獻(xiàn) ????????????? ? ??? ???