【正文】 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量的信號 ； KaiserBessel 窗，用于區(qū)分頻率相近而形狀不同的信號 。從信號中提取調(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)。缺點(diǎn)是由于使用的是濾波器的原理，需要設(shè)定帶寬，所 以對于非主要階次的信號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。 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、傳動誤差、軸承動載荷等內(nèi)部振動激勵外，還受到發(fā)動機(jī)、半軸等部件的外部振動激勵，其振動過程復(fù)雜，很難通過數(shù)值方法精確模擬。 (2)如果測量點(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，加大識別出的振動特性的誤差，因此必須保證足夠的測量點(diǎn)數(shù)． (3)為了使方程 (4)有解，測量的加速度數(shù)量 n 應(yīng)大于模態(tài)階數(shù) m。 選取汽車變速器噪音最小作為目標(biāo)函數(shù)，取齒輪齒數(shù)、模數(shù)、螺旋角、傳動比為設(shè)計變量，選取中間軸軸向力、中心距、傳動系最大傳動比、變速器使用性能、齒輪最小齒數(shù) 、模數(shù)、螺旋角、齒寬等作為約束條件，基于 MATLAB 優(yōu)化工具箱的計算方法，對汽車變速器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計．結(jié)果表明：該方法對減少噪音、降低產(chǎn)品成本等具有重要意義． 江西理工大學(xué) 20xx屆本科生課程設(shè)計（論文） 23 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 引言 由變速箱上箱體拱板的振動與噪音原因分析得知，約束阻尼拱板結(jié)構(gòu)的厚度值是影響拱板振動強(qiáng)度的重要因素，進(jìn)而影響到整個變速箱結(jié)構(gòu)的成本。中間阻尼材料層是采用高阻尼粘彈性材料，密度 ρ 2=，阻尼材料價格為 k2元 /tonne。而對變速箱的拱板作約束阻尼處理的目的，是通過采取一定的工程措施，降低與工作環(huán)境和機(jī)器設(shè)備性能有關(guān)的結(jié)構(gòu)的振動，降低結(jié)構(gòu)振動噪聲對工作人員身體的影響和提高變速箱工作性能和使用壽命。由于上一章中已經(jīng)用 MATLAB 軟件編寫出了二次規(guī)劃求解程序的可執(zhí)行文件，所以這里我們可以將其應(yīng)用到結(jié)構(gòu)造價優(yōu)化模型的求解當(dāng)中。然后按照與第四章中相同的響應(yīng)面求解方法選取擬合半徑向量為一個固定值 δ =(,)T，此處，可以選取新的中心設(shè)計點(diǎn)為 u(0)=(u1(0),u2(0),u3(0))T=(1/10,1/12,1/2)T，按照上述試驗(yàn)點(diǎn)的分布方式，得到 包括初始點(diǎn)在內(nèi)的 5 個試驗(yàn)點(diǎn)，然后進(jìn)行響應(yīng)面擬合求解得到系數(shù)矩陣β，即得到線性響應(yīng)面的表達(dá)式。對這 5 個設(shè)計點(diǎn)分別進(jìn)行動力響應(yīng)分析，然后提取 5 個典型點(diǎn)的最大法向加速度值、采用 KS 函數(shù)處理為振動綜合指標(biāo)，最后可得到 5組振動加速度級響應(yīng)值，見表 71 數(shù)據(jù)所示。=2，對構(gòu)造的有效范圍邊界點(diǎn)進(jìn)行檢驗(yàn) ,約束響應(yīng)面的檢驗(yàn)點(diǎn)如圖72 所示。=4） 檢驗(yàn)點(diǎn) 擬合值 真實(shí)值 相對誤差值（ 101） 擬合精 度 u=(,)T u=(,)T u=(,)T u=(,)T u=(,)T u=(,)T u=(,)T u=(,)T 表 74 檢驗(yàn)點(diǎn)及誤差值（ 181。=11） 檢驗(yàn)點(diǎn) 擬合值 真實(shí)值 相對誤差值（ 101） 擬合精 度 u=(,)T u=(,)T u=(,)T u=(,)T u=(,)T u=(,)T u=(,)T u=(,)T 圖 73 約束響應(yīng)面的檢驗(yàn)點(diǎn) 表 76 檢驗(yàn)點(diǎn)及誤差值（整個范圍） 檢驗(yàn)點(diǎn) 擬合值 真實(shí)值 相對誤差值（ 101） 擬合精 度 u=(。 江西理工大學(xué) 20xx屆本科生課程設(shè)計（論文） 29 表 72 檢驗(yàn)點(diǎn)及誤差值（ 181?！?2 的整數(shù) }邊界點(diǎn)需要進(jìn)行誤差檢驗(yàn)和擬合精度檢驗(yàn)。 根據(jù)厚度區(qū)域范圍，我們選取初始設(shè)計方案點(diǎn) u(0)=(u1(0), u2(0), u3(0))T= (1/10,1/12,1/2)T 為當(dāng)前設(shè)計點(diǎn)，δ = 為擬合半徑，并沿著通過中心設(shè)計點(diǎn)而且平行于各個坐標(biāo)軸直線，在177。因此可以選取 n+2 個試驗(yàn)點(diǎn)，其分布方式及其響應(yīng)值可表示為 江西理工大學(xué) 20xx屆本科生課程設(shè)計（論文） 27 圖 71 約束響應(yīng)面的試驗(yàn)點(diǎn)分布方式 圖 71給出了 3設(shè)計變量時約束響應(yīng)面試驗(yàn)點(diǎn)分布方式的示意圖。 幾何參數(shù)約束 約數(shù)阻尼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)層厚度、阻尼層厚度和約束層厚度是影響結(jié)構(gòu)動力特性的主要參數(shù)，根據(jù)工業(yè)機(jī)械設(shè)計要求，拱板基結(jié)構(gòu)的厚度、阻尼層厚度、約束層厚度的取值范圍是： {x|5≤ x1≤ 15,8≤ x2≤ 20,≤ x3≤ 4}。經(jīng)過約束阻尼處理的變速箱拱板薄殼結(jié)構(gòu)的組成材料的厚度決定了整個結(jié)構(gòu)的使用壽命和使用安全，同時考慮減振與降噪效果的影響，整個結(jié)構(gòu)的成本費(fèi)用與材料密切相關(guān)，因此，以基層鋼板厚度 x阻尼層材料厚度 x2和約束層鋼板厚度 x3為設(shè)計變量，即 x=(x1,x2,x3)T。 在所用材料中，基層、約束層和法蘭板的材料都是相同屬性鋼材，密度ρ1=。 殘差公式： （ 11） 式中： 為某一頻率下計算加速度幅值與測量加速度幅值問的殘差； Ac該頻率下計算的加速度幅值； At 該頻率下實(shí)測的加速度幅值； Amax 率下最大 的加速度幅值．殘差越小，表明箱體振動加速度的計算值與試驗(yàn)測量值越接近．此變速器箱體在 950 Hz 時出現(xiàn)最大殘差，如圖 54所示．由圖 54可以看出，最大殘差為 11． 5％．將 700～ 1200 Hz 范圍內(nèi)每個輸出頻率點(diǎn)的最大殘差平均，得到識別出的加速度的最大平均殘差為 9． 7％，在亡程允許范圍內(nèi)，能滿足工程設(shè)計和計算需求． 江西理工大學(xué) 20xx屆本科生課程設(shè)計（論文） 20 圖 54 950Hz時變速器箱體加速度仿真值與試驗(yàn)值的殘差 結(jié)論 本文根據(jù)奇異值分解技術(shù)，研究了基于模態(tài)擴(kuò)展技術(shù)的變速器箱體振動識別方法．以某轎車 1 檔運(yùn)行工況為例，通 過測量得到該轎車變速器箱體的 90 個加速度值，識別出變速器箱體有限元模型中所有點(diǎn)的振動加速度，該加速度值與實(shí)測值的最大平均殘差為 9． 7％，在工程允許范圍內(nèi)，證明此方法及計算結(jié)果有效．在運(yùn)用此方法時，加速度測量點(diǎn)不宜太少，測得的加速度數(shù)量必須大于所關(guān)心的模態(tài)階數(shù)，測量點(diǎn)間應(yīng)保持一定的距離． 識別出變速器箱體的振動特性后，計算可進(jìn)行設(shè)計更改區(qū)域的輻射聲功率值，對輻射聲功率值較大的區(qū)域進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，優(yōu)化后各區(qū)域輻射聲功率最大下降了 1． 8 dB，變速器箱體輻射噪聲有效降低．本文將試驗(yàn)和有限元方法結(jié)合，提出了從變速器箱 體加速度識別到輻射聲功率優(yōu)化的一套新分析方法及流程，對變速器箱體的聲學(xué)設(shè)計有一定參考意義． 江西理工大學(xué) 20xx屆本科生課程設(shè)計（論文） 21 第六章 控制 面板輻射聲功率分析及優(yōu)化 將通過模態(tài)擴(kuò)展技術(shù)識別出的振動加速度進(jìn)行數(shù)值積分，獲得變速器箱體表面各有限元節(jié)點(diǎn)的振動速度，然后對可進(jìn)行設(shè)計更改的面板進(jìn)行輻射聲功率計算，以確定輻射聲功率較大的區(qū)域，并對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化．為計算輻射聲功率，首先需明確可設(shè)計更改的面板區(qū)域．根據(jù)變速器的布置和安裝要求，可進(jìn)行改進(jìn)的 4 個面板區(qū)域如圖 61所示． 圖 61 變速器箱體上可進(jìn)行設(shè)計更改的面板 區(qū)域示意 面板區(qū)域輻射噪聲的能力通常以輻射聲功率表示．每一面板的輻射聲功率計算公式為 ： 式中：是 krad為聲發(fā)射系數(shù)，用來表征箱體輻射聲音的能力，在變速器箱體的輻射聲功率計算中點(diǎn)。 （ 10） 由式 (9)可知，矩陣 是 的最佳逼近矩陣。舉例來說，如果 fnl 為輸入轉(zhuǎn)速， fi}為輸出轉(zhuǎn)速，其中譜線中 的丘必然為Z1 的嚙合頻率，如果在基波及其多次諧波中出現(xiàn)的邊頻間距為輸入軸的轉(zhuǎn)動頻率，則可以看出異常部件出現(xiàn)在輸入軸端的齒輪，如果出現(xiàn)間距為輸出軸的轉(zhuǎn)頻，則異常部件為輸出軸端的齒輪。 另一種是 Kalman Filter(卡爾曼濾波器 )，它是直接由采集得到的時域信號求解各個階次的值。工程中應(yīng)用最 為廣泛的是選帶頻譜細(xì)化復(fù)調(diào)制分析方法，又稱為頻帶可選的頻率分析方法，是一種高頻率分辨率的傅里葉算法，一般簡稱為 ZFFT 方法。多段平均是降噪和求譜均值的一種技術(shù)，對于穩(wěn)態(tài)信號，是為了降低信號中隨機(jī)噪聲的影響，而對于隨機(jī)信號，為了求取平均功率譜，需要平均化處理測試信號中的多個測試段落?；谡?動的信號處理技術(shù)也得到了長足的發(fā)展，然而對于旋轉(zhuǎn)機(jī)械來說，不同的運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)，不同的故障部位，不同的故障機(jī)理都有著不同的故障表現(xiàn)和處理方法。 嚙出沖擊是指 :在一對齒輪結(jié)束嚙合的過程中，由于齒輪結(jié)束嚙合的位置偏離了理論的結(jié)束嚙合位置，而產(chǎn)生了由于嚙合位置偏差而導(dǎo)致的齒輪嚙合沖擊，稱之為嚙出沖擊。 剛度激勵 剛度激勵是由于在齒輪的嚙合過程中，承擔(dān)負(fù)載的齒數(shù)不斷變化，而導(dǎo)致的嚙合剛度不斷變化 。 變速箱噪聲主要由齒輪、箱體，軸承等組成。 表 33 齒輪的徑向綜合誤差 mm 齒輪名稱 技術(shù)要求 變速器 A 變速器 B 配合名稱 技術(shù)要求 變速器A 變速器 B Ⅰ檔齒 Ⅰ檔齒 Ⅱ檔齒 Ⅱ檔齒 Ⅲ檔齒 Ⅲ檔齒 一軸齒輪 Ⅳ檔齒 江西理工大學(xué) 20xx屆本科生課程設(shè)計（論文） 6 表 34 各檔齒輪的齒形、齒向誤差和公法線平均長度 mm 齒輪名 測量項(xiàng)目 技術(shù)要求 變速器 A 變速器 B Ⅰ檔齒 公法線平均長度 ～ ～ ～ 齒形公差 齒向公差 Ⅱ檔齒 公法線平均長度 ～ ～ ～ 齒形公差 齒向公差 Ⅲ檔齒 公法線平均長度 ～ ～ ～ 齒形公差 齒向公差 中間值上配對齒輪副 Ⅰ檔齒 齒形公差 齒向公差 Ⅱ檔齒 齒形公差 齒向公差 Ⅲ檔齒 齒形公差 齒向公差 Ⅳ檔齒 齒形公差 齒向公差 表 35 汽車變速器 A和 B裝配間隙 mm 測量項(xiàng)目 技術(shù)要求 變速器 A 變速器 B Ⅰ檔齒輪軸向間隙 ～ Ⅰ檔齒輪副側(cè)隙 ～ Ⅱ檔齒輪軸向間隙 ～ Ⅱ檔齒副側(cè)隙 ～ Ⅲ檔齒輪軸向間隙 ～ Ⅲ檔齒副側(cè)隙 ～ 輸入軸側(cè)隙 ～ 從表 3 3 35中可知汽車變速器總成中的各檔齒輪軸向間隙和齒輪副側(cè)隙均符合技術(shù)要求，說明間隙裝配合理，無卡滯、磨擦和咬死等情況出現(xiàn)；齒輪徑向綜合誤差符合技術(shù)要求，說明齒輪在一周期內(nèi)運(yùn)動平穩(wěn)無沖擊；齒形和齒向誤差基本符合技術(shù)要求，說明齒輪副之間接觸良好。 4) 汽車離合器結(jié)合后汽車噪音異常聲響，到此可判定原因在汽車變速器上，然后通過掛脫檔試驗(yàn)判斷汽車變速器是空檔還是前進(jìn)檔噪音異常聲響，或者二者兼而有之，至此可拆卸下汽車變速器進(jìn)一步檢測。因此，用 DMAIC 模型來減少汽車變速器的噪音意義重大，將會很大程度的減少城市汽車噪音污染，改善人類的生存環(huán)境，提升人類的健康水平 。長期生活在這樣的噪音環(huán)境中，就會得 “ 噪音病 ” 。 項(xiàng)目目標(biāo) 通過本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的 對該型變速器的齒輪嘯叫進(jìn)行分析，測量。 吉林大學(xué)的梁杰等教授在對齒輪箱振動噪聲的分析研究中認(rèn)為齒輪的制造誤差，裝配誤差是齒輪振動噪聲的主要原因，同時也指出 了通過振動分析，相干函數(shù)分析是找到齒輪振動噪聲故障問題的有力工具 。 20xx 年， Yuan 等學(xué)者對齒輪傳動系統(tǒng)的傳遞誤差激勵進(jìn)行了模擬。 20xx 年 ， 通過 CAE 方法建立的齒輪嚙合的動力學(xué)模型，其計算結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合。s automobile is rear wheel drive front engine layout of the transmission system, this paper focuses on the analysis of the coaxial transmission gear sleeve type automobile transmission noise abnormal sound problems. This paper takes a certain type of car manual gearbox as the research object, focuses on the research of the automobile in the running process of the gear howling the abnormal vibration and acoustic sig