大齿HW15710/19710(铸铁壳体)变速器振动与噪声测试及信号分析报告一、测试记录1.1 概述中北大学机械工程与自动化学院测控技术研究室，根据与中汽集团大齿公司的技术合作要求，于2009年10月20日在大齿生产车间，对HW18710型变速箱进行了振动与噪声测试。
测试记录如表1所示。
1.2 测点的选取测点的选取如下图1.2.1所示。
测点（一）图表示第一组测试点布置；测点（二）表示第二组测试点布置图。
每组包括4路加速度信号、一路声压信号以及一路输入轴转速信号。
图1.2.1测点布置简图图1.2.2至图1.2.5显示的是测点布置及测试现场的照片。
图1.2.2 No1Set测点布置照片图1.2.3 No1Set加速度传感器布置简图图1.2.4 No2Set测点布置照片其中，1号加速度计为参考测试点，两组相同，为固定的测试点。
1.3 测试系统测试系统框图如图2所示。
每组采集6路信号，包括4路振动加速度信号、一路声压信号和一路输入轴转速信号。
图1.3.1 测试系统框图1.4 数据采集通道分配数据采集系统通道分配情况如下表所示。
表1.4.2 数据采集通道分配1.5 测试数据记录及保存数据采样率：10000Hz；记录长度：2秒；输入轴转速1200rpm。
1.5.1 测点布置（一）数据记录测点布置（一）MA TLAB数据记录保存于No1Set.m，原始数据记录如下表所示.表1.5.1 测点（一）数据采集记录1.5.2 测点布置（二）的数据记录测点布置（二）的MATLAB数据记录保存于No2Set.m，原始数据记录如下表所示.表1.5.2 测点（一）数据采集记录升速过程MATLAB数据记录保存于shengsu.m，原始数据记录如下表所示表1.5.3 升速过程数据采集记录1.6 测试传感器的灵敏度测试系统使用的传感器的灵敏度如下。
1. AW A5633型声级计，AW A14421型预极化测试电容传声器，标称灵敏度：40mV/Pa；频率范围：20Hz-8kHz；2. 3YD34型加速度，计灵敏度0.01V/ms-2；量程：500 ms-2+10%；频率范围：0.5Hz-9kHz；3. 转速信号1200rpm/V1.7 测试信号的数据分析数据分析采用MATLAB软件平台。
测试信号的主要数据分析内容如下。
1、稳定过程PSD分析；使用程序名：dachi10dangPSD.m，2、升速过程PSD分析；使用程序名：DachiM.m。
3、齿轮箱结构传递函数TFE分析，使用程序名：dachiTFE.m4、齿轮啮合频率对应的信号功率谱密度PSD分析，dachiMpsdNHPL.m, dachiSpsdNHPL.m。
5、齿轮箱有限元模态分析。
二、稳定过程振动与噪声信号的PSD 分析2.1 概述使用程序名：Dachi10dangPSD.m 。
10档升速过程原始信号记录名称为No2Set.mat 。
数据采样频率为10kHz ，信号记录长度为2秒。
2.2 第10档稳定过程的原始信号稳定过程原始信号记录名称为No2Set.mat ，其中第10档波形如图2.2.1和图2.2.2所示。
20003000400050006000700080009000100001100012000加速度 m /s 220003000400050006000700080009000100001100012000加速度 m /s 220003000400050006000700080009000100001100012000加速度 m /s 220003000400050006000700080009000100001100012000加速度 m /s 220003000400050006000700080009000100001100012000声压 p样本序列 n20003000400050006000700080009000100001100012000扭振 r p m样本序列 n图2.2.1 第10档稳定过程之信号波形图2.2.1中，前4个信号分别为4个加速度信号，第5个为声压信号。
图2.2.2为第10档稳定过程6个原始信号，在一个图中重叠显示，幅值单位为电压伏V 。
0.20.40.60.81 1.2 1.41.61.82x 104-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.56个原始信号信号幅值电压 伏V样本序列 n图2.2.2 6个原始信号2.3 第10档6个信号的功率谱图No1Set 第10档6个信号功率谱图均值如图2.3.1所示；第10档6个信号的功率谱如图2.3.2所示。
500100015002000250030003500400045005000-20-1010203040P S D （d B ）频率 f / Hz(a) 重叠显示0500100015002000250030003500400045005000102030P S D 1（d B ）0500100015002000250030003500400045005000203040P S D 2（d B ）0500100015002000250030003500400045005000203040P S D 3（d B ）050010001500200025003000350040004500500002040P S D 4（d B ）0500100015002000250030003500400045005000-20-100P S D 5（d B ）05001000150020002500300035004000450050002040P S D 6（d B ）频率 f / Hz（b ）单独显示图2.3.1 第10档6个信号功率谱图0500100015002000250030003500400045005000频率 f / HzP S D （d B ）10档前5个PSD 取平均图2.3.2 第10档5个信号功率谱均值2.4 十二个档的功率谱均值图将No1Set 十二个档的信号分别计算功率谱的均值，共得12个均值图如图2.4.1所示。
如果采用信号平方的积分∑==Ni ixS 12表示信号强度，则No1Set 加速度信号4的12个档的信号强度计算如下表所示。
由表可见，加速度信号3比其它信号振动强度都大，第九档的振动强度最高。
倒档2比倒档1的振动强度大；空档的振动强度最小。
010002000300040005000P S D 1 (d B )010002000300040005000P S D 2 (d B )010002000300040005000P S D 3 (d B )010002000300040005000P S D 4 (d B )010002000300040005000P S D 5 (d B )010002000300040005000P S D 6 (d B )010002000300040005000P S D 7 (d B )010002000300040005000P S D 8 (d B )010002000300040005000P S D 9 (d B )010002000300040005000P S D 10 (d B )010002000300040005000频率×10 f / HzP S D R 1 (d B )010002000300040005000频率×10 f / HzP S D R 2 (d B )图2.4.1 十二个档功率谱均值图（使用数据No1Set.m ）2.5 六个信号的十二个档功率谱三维图No1Set 六个信号的十二个档功率谱，可用三维图显示，分别如下图所示。
从图中可以看出每个信号在不同的档位下的谱分布。
由图可见，只有加速度信号4，其每个档位的频谱，都有2358Hz 的谱峰。
其他信号没有。
图2.5.1 加速度信号1的十二个档功率谱均值三维图图2.5.2 加速度信号2的十二个档功率谱均值三维图图2.5.3 加速度信号3的十二个档功率谱均值三维图图2.5.4 加速度信号4个的十二个档功率谱均值三维图图2.5.5 声压信号5的十二个档功率谱均三维图图2.5.6 扭振信号6的十二个档功率谱均三维图2.6 二个数据组振动强度对比分析二组数据分别为No1Set.m 和No2Set.m ，其中第10档的加速度信号1（该点作为参考，加速度计为同一个）的振动强度对比分别如图2.6.1和图2.6.2所示。
图2.6.1为时域信号，蓝色实线信号为第一组的第10档的1号加速度信号，红色虚线信号为第二组的第10档的1号加速度。
可见第二组较第一组振动幅度稍大。
由图2.6.2的功率谱图也可看出，第二组的红色虚线所表示的信号功率谱比第一组的蓝色实线所表示的信号功率谱较强。
x 104加速度1 m /s 2样本序列 n图2.6.1 二组数据振动强度时域对比加速度1 P S D (d B )频率 f / Hz二组数据振动强度对比图2.6.2 二组数据振动强度频域对比令信号平方的积分∑==Ni ixS 12，则S 1=227.3095，S2= 264.6337。
可见，两组振动信号的强度差别不大，第二组比第一组略强，%4.16112=-S S S 。
三、升速过程振动与噪声信号的PSD 分析3.1 十档升速过程信号（x10guocheng ）的PSD 分析使用程序名：DachiM.m 。
10档升速过程原始信号记录名称为shengsu.m 。
数据采样频率为10kHz ，信号记录长度为2秒。
3.1.1 升速过程的原始信号原始信号记录名称为shengsu.m 。
数据采样频率为10kHz ，信号记录长度为2秒。
其第10档的升速过程记录名x10guocheng ，波形如图3.1.1、图3.1.2和图3.1.3所示。
幅值单位图中显示。
图3.1.3显示的为原始信号，幅值单位为电压伏V 。
20003000400050006000700080009000100001100012000加速度 m /s 220003000400050006000700080009000100001100012000加速度 m /s 2加速度 m /s 220003000400050006000700080009000100001100012000加速度 m /s 220003000400050006000700080009000100001100012000声压 p / P a样本序列 n图3.1.1 10档升速过程之加速度信号和声压信号上图中，前4个信号分别为4个加速度信号，第5个为声压信号。
从样本3000~样本8000，振动信号幅值逐渐增大。