汽车变速器齿轮副存在啮合侧隙导致主动齿轮的转速波动易引起主、从动齿轮相互敲击从而引发异响问题。敲击异响通过声辐射和结构传递等路径传至车内,引起司乘人员的不适,因此,控制齿轮敲击异响是变速器设计过程中面临的重要问题之一。本课题依托工程项目,针对某MPV车型变速器齿轮敲击异响进行评价和诊断,主要研究工作和结论如下:(1)针对某MPV车型进行变速器齿轮敲击异响试验和主观评价,分析齿轮敲击声振特性,确定异响对应的具体工况条件。结果表明:在二挡WOT工况发动机转速处于1950r/min-2050r/min范围内时,变速器存在轻微的齿轮敲击异响;在三挡WOT工况发动机转速处于1600r/min-1800r/min范围内时,变速器存在明显的齿轮敲击异响,随着转速继续增加,异响减弱,并于1900r/min后彻底消失。(2)分析齿轮敲击产生的条件、激励和传递路径,明确汽车变速器齿轮敲击异响形成机理。在此基础上,建立单对齿轮副模型,分析敲击力做功与齿轮敲击强度的关系并研究影响敲击强度的因素。结果表明:转速波动和从动齿轮转动惯量与齿轮敲击强度呈正相关;齿轮敲击随着啮合侧隙的增大呈现先变强后变弱的趋势;敲击力对从动齿轮做功导致其动能变化,做功的绝对值与齿轮敲击强度呈正相关。(3)建立传动系动力学模型,针对曲轴转矩阶次冲击特性、离合器扭转减振特性等关键零部件动力学特性制定切实可行的建模方案,结合试验数据校核模型仿真精度。在此基础上,仿真分析三挡WOT工况下变速器齿轮敲击动态特性,分析结果与实际情况非常符合,进一步验证了模型具有较高的精度。(4)提出汽车变速器齿轮敲击异响评价指标——能量波动指标,该指标通过齿轮副系统弹性势能变化量的绝对值评价齿轮敲击强度。在此基础上,结合试验数据和主观评价确定齿轮敲击异响阈值并将能量波动指标用于评价二挡WOT工况和四挡WOT工况下的变速器齿轮敲击异响,评价结果与实际情况吻合效果较好。(5)基于能量波动指标分析各非承载齿轮副敲击的相对强弱,诊断导致变速器出现敲击异响的齿轮副并制定相应的优化方案。结果表明:二挡WOT工况下,异响主要源自五挡齿轮副和三挡齿轮副的敲击;三挡WOT工况下,异响主要源自五挡齿轮副和二挡齿轮副的敲击。课题创新点:(1)建立单对齿轮副模型,研究敲击力做功与齿轮敲击强度的关系,结果表明敲击力做功导致从动齿轮动能的变化,做功的绝对值与敲击强度呈正相关。这一结论为后续基于能量方法研究齿轮敲击奠定了基础。此外,分析转速波动、从动齿轮转动惯量以及齿轮啮合侧隙等因素对齿轮敲击强度的影响,为敲击异响优化方案提供参考。(2)首次从能量守恒角度分析齿轮敲击过程并据此提出汽车变速器齿轮敲击异响评价指标——能量波动指标,该指标通过齿轮副系统弹性势能变化量的绝对值评价齿轮敲击强度。在此基础上,结合变速器齿轮敲击异响试验和主观评价确定齿轮敲击异响阈值,形成完备的评价体系。本文提出的齿轮敲击异响评价和诊断方法摆脱了以往的指标依靠敲击力、齿轮角加速度等运动学参数分析齿轮敲击强度的固有模式,克服了这些指标难以综合评价多对齿轮副敲击异响的缺点。能量波动指标能够用于不同齿轮副敲击强度的横向对比,便于异响的诊断,对于解决工程问题具有重要的参考价值。