变速箱“口哨声”之谜：低成本橡胶垫片解决高端车啸叫难题

只需几块钱的橡胶垫片，竟能消除困扰工程师的高频异响？看东风日产团队如何精准定位、巧妙解决变速箱齿轮阶次噪音问题。

1、问题描述：50km/h的烦人“口哨声

某款搭载自动变速箱（AT）的车型在开发过程中遭遇棘手问题：车辆在50km/h左右，无论是小油门加速还是匀速行驶，驾驶室内都会出现清晰的高频“啸叫”声。这种尖锐的噪音被工程师称为“齿轮阶次噪音”，它严重影响车辆的品质感和驾乘舒适性。

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齿轮源头确认： 结合变速箱结构（输出轴齿轮副Z1/Z2和差速器齿轮Z3/Z4）和阶次计算，最终确定噪音源为变速箱输出齿轮副（Z1/Z2）的啮合问题。

问题核心： 找到了噪音源是输出齿轮副，但它是如何“钻”进驾驶室，变成恼人“口哨声”的呢？

明确了激励源（输出齿轮），下一步是揪出噪音进入车内的主要传递路径和最终的辐射部件（声源）。

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方法选择： 工程师采用了工况传递路径分析（OTPA）方法。相较于传统方法，OTPA效率更高，虽精度稍低，但足以锁定主要矛盾。
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路径建模： 考虑了空气传播以及通过变速箱左悬置、发动机右悬置、发动机下扭力杆、驱动轴的结构传播路径。
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关键发现： 分析结果（图4）清晰显示，在该问题中，空气传播路径的贡献量占据绝对主导地位。这意味着噪音主要是通过空气直接辐射进驾驶室的，而非通过车身结构振动传递。

图4 各路径的贡献量

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空气传播是路径，但噪音具体是从变速箱哪个部位辐射出来的？工程师采用了局部包覆法进行排查。
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分区排查： 将变速箱主要区域（行星齿轮部分A、差速器部分B、输出齿轮部分C）分别用高性能隔音吸音材料包覆。
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关键发现： 当包覆输出齿轮所在的C区域时，1390Hz噪音大幅降低，主观评价啸叫音完全消失！包覆其他区域则无效。锁定辐射源就在C区域！

图5 C面结构组成

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精确制导： 进一步聚焦C区域，发现关键部件——变速箱控制单元（ATCU）！当断开ATCU与变速箱壳体的连接螺栓，将其临时移开固定后，测试结果显示（图6）：1390Hz阶次音显著降低，主观评价啸叫音消除！至此，确认ATCU单品就是该啸叫音的主要辐射部件（“扩音器”）！

图6 断开ATCU的影响

图7 ATCU背板

图8 ATCU共振

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完整链条： 至此，问题机理完全清晰：

输出齿轮啮合传递误差产生振动 → 振动通过变速箱壳体传递 → 激发刚性连接的ATCU背板在其1390Hz共振频率处发生强烈共振 → ATCU像喇叭一样辐射噪声 → 噪声通过空气路径传入驾驶室 → 驾驶员听到1390Hz高频啸叫音。

找到了“扩音器”（ATCU）和其被激发的关键（刚性连接导致共振），解决方案的思路就变得清晰：切断或减弱振动从变速箱壳体向ATCU的传递，避免激发其共振。

工程师评估了多种方案（见下表），包括改善齿轮精度（源头）、修改ATCU结构（避开共振）、提升整车隔音（路径），以及最直接有效的——在ATCU安装点增加弹性隔振元件。

表1 对策方案评估

图9 ATCU安装点增加橡胶垫

图10 ATCU软连接效果验证

东风日产技术中心的工程师团队成功解决了这起棘手的变速箱啸叫问题，其分析思路和解决策略为行业提供了宝贵经验：

1.
精准分析是基础： 结合阶次跟踪、OTPA路径分析、局部包覆法、单品共振测试等多种手段，像侦探一样层层深入，精准定位了激励源（输出齿轮）、主要传递路径（空气传播）和关键辐射部件（ATCU）。
2.
附件共振不容忽视： 本案例打破了“变速箱噪音主要来自齿轮或壳体本身”的常规思维。它深刻揭示：依附于主要振动源（如变速箱、电机）的附件（如控制器、支架等），其自身的结构动力学特性（尤其是共振频率）至关重要。设计时需要考虑其隔振或调整其固有频率，避免成为“扩音器”。
3.
低成本高效果： 最终的解决方案成本极低（橡胶垫片），实施简单（更改安装方式），但效果立竿见影，充分体现了NVH工程中“四两拨千斤”的智慧。
4.
广泛借鉴意义： 此经验不仅适用于传统燃油车的动力总成NVH问题，对于新能源汽车同样重要。电机和减速器的振动特性不同，但其控制器、支架等附件同样存在被激发共振辐射噪声的风险，本案例的分析思路和解决策略具有很高的参考价值。

启示： 在追求车辆静谧性的道路上，既要关注“大块头”的核心部件，也千万别小瞧了那些不起眼的“小附件”。它们，也可能成为噪音的“最后一环”！