丁帅

摘 要：本文主要圍绕汽车变速箱振动故障分析以及诊断展开剖析，进而在此基础上对变速箱的实验检测系统组成、变速箱震动信号、变速箱壳体振动特征进行简要的分析。笔者希望通过以上内容层面的分析，来提升汽车变速箱震动的安全性。

关键词：汽车；变速箱；震动故障；分析；诊断

引言：汽车当中尤为重要的组装硬件是发动机与变速箱，在汽车行驶的过程当中不论一个受到损伤或者是产生故障，到会造成不可挽回的后果。发动机故障是驾驶人员在驾驶之中的常见问题，进而对其故障的原由都较为了解，在发动机产生故障仪表盘的发动机故障灯就会点亮，进而提醒驾驶人员注意发动机的状况。但是驾驶人员对于变速箱的接触较少，进而对其缺少应有的应对知识，此外汽车变速箱是一个自由多变的弹性震动系统，其在应用中易受到各种激振力，进而促使变速箱本身发生复杂振动，同时在高速的运作之下变速箱极其容易发生振动故障，基于此笔者对汽车变速箱振动故障进行分析于诊断。

1.实验测试系统组成

汽车变速箱的测试系统如下图1所示，同时在测试系统当中对于测试点的布置要始终坚持以下几点原则：第一，能在变速箱产生形变之后，对实验频段之中所进行的全部模拟形态的变形特征进行阐述于展示；第二，确保变速箱振动故障位置的周围包含一个或者几个测试点，同时在变速箱壳体之上还要准确的放置63个结构点视作响应点，此外在每个不同的测试组当中包含10个结构点，每个结构点需要沿着横向、轴向以及垂向三个方向进行测量，共计算出190个测量振动信号数据，总共会被划分为七个小组同时进行有效的测试，而实际变速箱现场测试部分测试点分布如下图2[1]。

2.变速箱振动信号分析

2.1 振动信号分析

变速箱测试振动信号是利用的三维功率谱，这是由于三维功率谱在利用中能充分的了解振动能量的实际频率分布，进而在变速箱的基础上避免振动对其的干扰，并减少振动所产生的破坏能量。同时在分析中，可以运用时域分析，同时经过时域分析变速箱的振动信号，笔者发现：当信号时域位置初中二档的状况下，布置在中箱左侧的3号测试点（27.69克），而布置在中箱右侧的5号测试点（44.32克）以及布置在后箱右侧的9号测试点（20.1克），同时水平方向加速度信号幅值处于27.57克、44.32克、20.1克，并且在分析之中幅值远远大于其他时域的测点方向信号，当中的差距不超过3.25克，如若对振动信号分析呈现以上的信息内容，进而初步诊断出：变速箱的中后箱振动响应较为凸现[2]。

通过三维功率谱的分析可以得出以下结论：当在二档情况下，5号的传感器最大的功率谱幅值控制在1233加速度谱密度，而3号与9号传感器当中出现的最大功率谱幅值也达到了402.2加速度谱密度与102.5加速度谱密度，此外3号、5号与9号传感器之中的水平方向振动功率谱幅值始终大于其他时域当中的测试点的功率谱幅值。通过以上的分析，可以明显的感知到壳体水平方向上的振动能量是最为集中的，而其他方向的振动的能量相对而言较小，当最大振幅出现在变速箱达成实验设计的最大转速，进而稳定一段时间之后，频域分析的最大幅值与时域分析的最大值之间会形成对应关系。而在这个关系之中3号测试点与9号测试点之间功率谱密度最大幅值所对应的振动频率分别是1278赫兹、1325赫兹、1210赫兹。

2.2 变速箱振动特征分析

要确定汽车变速箱振动故障，需要在原来的基础山对变速箱运行的实际状态进行分析，而主要分析的因素是：引发变速箱壳体振动的原因。变速箱是由齿轮、轴承、箱体、传动轴等零部件构成，笔者对变速箱振动故障的分析中经过统计发现，零部件损坏齿轮就占据了百分之六十，其余零部件由多到少分别是轴承百分之十九、轴百分之十、壳体百分之其，而其余的零部件占据百分之四。在此基础上为进一步研究方向齿轮、轴承、轴、壳体振动特诊的分析。实际测试时，一档与R档之间输入的轴转速为1000转每分，而旋转的频率为16.50赫兹。一档与R档之间的档数输入的转速为2000转每分，而输入的转频率为33.23赫兹，在此基础上对齿轮参数进行严格的计算，得到的齿轮咬合频率固定在120至650赫兹之间，而轴承频率则固定在3至410赫兹之间，而这些数值与3号、5号、9号测点最大幅值处对应的振动频率差距甚大，基于此汽车变速箱在运行中不会产生较为强烈的振动[3]。

3.变速箱壳体振动特征分析

为实现对变速箱壳体固体频率的分析，由于变速箱的约束模式与现实的状况更为接近，所以通过workbeneh仿真中，能对前壳与飞轮壳连接的11个螺栓孔以及2个后悬置安装孔世家安全的约束，进而实现对变速箱壳体进行约束模态分析。通过分析获得了变速箱在850至1500赫兹壳体的前六阶段模态参数的频率如下表1所示。进而笔者通过对表格中信息的对比发现在二档的环境下，3号测点的功率谱密度实际是大于所对应的频率1287赫兹，与变速箱壳体的第三阶段模式的频率1286赫兹式相当的接近，而5号测试点的功率谱密度最大幅值与之对应的频率为1350赫兹，其于变速箱壳体中的第四阶模式的频率1345赫兹相接近，这样的频率下有极大的可能性引发变速箱的振动，这也是导致汽车变速箱振动故障发生的因素。

4.结束语

综上所述，在汽车变速箱振动发生故障可以通过时域进行分析，这是由于二档工况环境下，变速箱的中后箱振动反应较为强烈，而通过对三维图的分析，同样在二档工况环境下，变速箱水平方向的振动能源远超其他方向的振动能量，而最大振幅出现在变速箱达到实验设计的最大转速2000转每分且稳定以后，所形成的频域是最大幅值于时域分信息的最大幅值对应关系。此外，与振动相关的故障测点频率对比发现，汽车变速箱当中的零部件并不是引发振动故障的最终因素，而是壳体的第三阶以及第四阶模态频率所引发。

参考文献：

[1]刘娟.汽车变速箱振动故障分析与诊断[J].河北农机，2017，（10）：69-71.

[2]聂建华，杨振.基于广义多重分形维数算法的汽车变速箱故障诊断研究[J].工业控制计算机，2014，（12）：51-52，55.

[3]岳晓峰，朱成伟.阶次分析在变速箱故障诊断中的应用及其研究[J].自动化仪表，2015，（6）：8-11.