本發(fā)明涉及一種適合應用于車輛機械變速器齒輪敲擊實驗及定量地評價齒輪敲擊噪聲強度的方法。

背景技術：

隨著車輛動力傳動系統(tǒng)技術的不斷發(fā)展，除動力性和經濟性基本性能之外，傳動系統(tǒng)振動噪聲問題越來越引起整車企業(yè)和研究機構的重視。變速器齒輪敲擊噪聲屬于車輛傳動系統(tǒng)常見的振動噪聲現象，因其具有明顯的寬頻噪聲特性而區(qū)別于其他傳動系統(tǒng)噪聲，該噪聲易使駕駛員感到煩躁不安，使駕駛員誤以為變速器齒輪系統(tǒng)出現故障，該問題的解決直接影響到車輛品質和企業(yè)形象。

變速器齒輪敲擊噪聲現象是傳動系統(tǒng)各部件綜合作用的結果，傳動系統(tǒng)各部件存在明顯的非線性動力學特性，使得解決變速器齒輪敲擊問題多需要較大的時間周期以及人力和物力成本。變速器齒輪敲擊抑制措施的研究仍處于探索階段，如傳統(tǒng)從動盤式扭轉減振器參數調?；蛘卟捎秒p質量飛輪式扭轉減振器等，抑制措施的實施多需要大量的實車實驗，如何快速、有效地評價變速器齒輪敲擊噪聲成為亟待解決的難題。目前，仍未有行之有效的變速器齒輪敲擊噪聲實驗方法，僅對所測噪聲信號進行頻譜分析或者時頻分析等，分析比對齒輪敲擊抑制措施實施前、后齒輪敲擊噪聲程度，難以準確確定齒輪敲擊發(fā)生的頻率特征；齒輪敲擊噪聲評價仍依賴于富有豐富經驗的駕駛員定性評價結果，結果帶有明顯的主觀性，受外界環(huán)境因素影響較大，反復進行實驗時需要消耗大量的人力和物力成本，且仍未能給出合適的客觀評價參量以及建立主、客觀評價結果之間的關聯(lián)。

變速器齒輪敲擊噪聲評價依賴于富有豐富經驗的駕駛員定性評價結果，結果帶有明顯的主觀性，受外界環(huán)境因素影響較大，多次進行變速器齒輪敲擊噪聲評價實驗時需要消耗大量的人力和物力成本，且仍未能給出明確的齒輪敲擊噪聲的客觀評價參量以及明確的主、客觀評價方法之間的關聯(lián)。

技術實現要素：

本發(fā)明提供一種變速器齒輪敲擊實驗及噪聲聲品質分析方法，包括下列步驟:

（1）調試好實驗車輛狀態(tài)并準備好所用數據測試和采集設備；

(2）布設傳感器和傳聲器，其中:在變速器殼體上設置振動加速度傳感器，靠近駕駛員耳邊附近，設置傳聲器；

(3）分別測試并記錄怠速工況和爬行工況下變速器殼體上的振動加速度信號和變速器近處的聲壓信號，選取有效的實驗信號測試組，綜合利用頻譜分析、時頻分析和相干分析方法，確定變速器齒輪敲擊振動噪聲發(fā)生的頻率范圍；

(4）根據確定的變速器齒輪敲擊振動噪聲發(fā)生的頻率范圍，設計一種帶通濾波器，針對選取的有效實驗信號測試組的噪聲樣本進行濾波處理，用于后續(xù)的主、客觀評價中；

(5）利用語言清晰度指數心理學參數，計算濾波處理后的齒輪敲擊噪聲信號客觀評價結果，同時進行主觀評價實驗并計算噪聲信號的主觀煩躁度值，利用最小二乘法對主觀煩躁度和基于語言清晰度指數的客觀評價結果進行擬合，得到主、客觀評價結果存在線性關系，噪聲樣本的主觀煩躁度與語言清晰度指數關系可表示為：

式中，為主觀煩躁度值；為基于語言清晰度指數的計算結果；為常量；為系數；

(6）利用主觀評價實驗，標定主觀煩躁度可接受值，變速器齒輪敲擊聲品質主觀煩躁度評價結論如下：

（7）完成步驟（1）~（6）完成后，即建立針對研究車輛的機械變速器齒輪敲擊噪聲聲品質定量評價方法。

本發(fā)有的優(yōu)點是，本發(fā)明確定了變速器齒輪敲擊噪聲客觀評價參量—語言清晰度指數，給出主觀煩躁度績效值與語言清晰度指數的定量線性關系，明確了主客觀評價結果間的定量關系和主觀煩躁度標定值可快速、有效地用于后續(xù)多次實驗，該方法可大大地縮短實驗周期以及減少人力和物力成本。

本發(fā)明設計的變速器齒輪敲擊實車實驗方法，包括振動加速度傳感器和傳聲器布置方案，具有可重復性并可快速有效地分析出變速器齒輪敲擊發(fā)生的頻率特征；創(chuàng)新性地提出可建立變速器齒輪敲擊噪聲主觀煩躁度結果與基于語言清晰度指數的計算結果的定量線性關系，定量評價方法可重復地應用于多次實驗中噪聲聲品質評價，該評價方法可大大縮短實驗周期以及減少人力和物力成本。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明的流程圖；

附圖2是傳聲器位置示意圖；

附圖3是圖3的側視圖；

附圖4是加速度傳感器布設位置示意圖；

附圖5是噪聲主觀煩噪度與語言清晰度指數關系曲線圖；

附圖6是聲品質評價函數確定后齒輪高敲擊噪聲實驗流程；

圖中標號說明:

1-中駕駛員座椅；2-傳聲器；3-變速器殼體；4-加速度傳感器；5-變速器軸承處；

a-為70cm;b-為10cm;c-為20cm;d-為30cm。

具體實施方式

（1）調試好實驗車輛狀態(tài)并準備好所用數據測試和采集設備，布置振動加速度傳感器和傳聲器：駕駛員人耳處傳聲器布置方案如圖2中所示，傳聲器空間布置位置如圖中要求；變速器殼體上的振動加速度傳感器和近處的傳聲器如圖4中所示，振動加速度傳感器分別布置在變速器傳動軸的軸承座和變速器軸向中部的殼體表面上，原則是選擇大且平的殼體表面以便于粘貼加速度傳感器，變速器近處的傳聲器布置在距離為30±2cm且正對于變速器軸向中部殼體表面上的振動加速度傳感器的空間位置。其中，變速器殼體表面的振動加速度傳感器和變速器近處傳聲器布置方案，應充分考慮車輛的實際機械結構而選擇合適的粘貼位置或者固定位置。

（2）選取平直的實驗場地，實驗時應在天氣良好且無風或者微風條件下進行，測量時車輛門窗處于關閉狀態(tài)，車內其他輔助設備如無特殊要求不允許開啟，保證車內本底噪聲比所測車內噪聲低至少10dB(A)，且測試應不會被偶然的聲源所干擾。分別調試車輛處于怠速工況和爬行工況，其中怠速工況時變速器置于空擋，駕駛員完全釋放油門踏板和制動踏板，車輛處于駐車狀態(tài)；爬行工況時變速器置于一擋或者二擋，駕駛員完全釋放油門踏板和制動踏板，車輛處于緩慢前行狀態(tài)。

（3）分別測試并記錄怠速工況和爬行工況下變速器殼體上的振動加速度信號和變速器近處的聲壓信號，選取有效的實驗信號測試組，綜合利用頻譜分析、時頻分析和相干分析方法，確定變速器齒輪敲擊振動噪聲發(fā)生的頻率范圍。

（4）根據確定的變速器齒輪敲擊振動噪聲發(fā)生的頻率范圍，設計一種帶通濾波器，針對選取的有效實驗信號測試組的噪聲樣本就行濾波處理，用于后續(xù)的主、客觀評價中。

（5）利用語言清晰度指數心理學參數，計算濾波處理后的齒輪敲擊噪聲信號客觀評價結果，同時進行主觀評價實驗并計算噪聲信號的主觀煩躁度值，噪聲樣本的主觀煩躁度和基于語言清晰度指數的客觀評價結果如圖5中所示。利用最小二乘法對主觀煩躁度和基于語言清晰度指數的客觀評價結果進行擬合，可見，主、客觀評價結果存在線性關系。噪聲樣本的主觀煩躁度與語言清晰度指數關系可表示為：

式中，為主觀煩躁度值；為基于語言清晰度指數的計算結果；為常量；為系數。

（6）利用主觀評價實驗，標定主觀煩躁度可接受值，如圖5中所示，變速器齒輪敲擊聲品質主觀煩躁度評價結論如下：

（7）完成步驟（1）~（6）完成后，即建立針對研究車輛的機械變速器齒輪敲擊噪聲聲品質定量評價方法。當根據工程實際需求，需要多次對目標車輛進行變速器齒輪敲擊噪聲聲品質評價時，其流程如圖6中所示，重復步驟（1）~（4）后，計算基于語言清晰度指數的客觀評價結果，直接利用公式（1）計算主觀煩躁度值，最后利用公式（2）判斷所測變速器齒輪敲擊噪聲樣本的聲品質可接受程度。