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齒輪傳動系統的噪聲分析

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更新時間：2018-12-09
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齒輪傳動系統的噪聲分析齒輪箱是機械傳動中廣泛應用的重要部件，一對齒輪嚙合時，由于不可避免地存在著齒距、齒形等誤差，在運轉過程中會產生嚙合沖擊而發生與齒輪嚙合頻率相對應的噪聲，齒面之間由于相對滑動也發生摩擦噪聲。由于齒輪是齒輪箱傳動中的基礎零件，降低齒輪噪聲對控制齒輪箱噪聲十分必要，本文就齒輪噪聲產生原因及應采取改善齒輪噪聲方法作一探討。

一、齒輪傳動系統的噪聲分析
    為從設計角度出發降低齒輪傳動系統的噪聲，我們就應首先來分析一下齒輪系統噪聲的種類和發生機理。
    在齒輪系統中，根據機理的不同，可將噪聲分成加速度噪聲和自鳴噪聲兩種。一方面，在齒輪輪齒嚙合時，由于沖擊而使齒輪產生很大的加速度并會引起周圍介質擾動，由這種擾動產生的聲輻射稱為齒輪的加速度噪聲。另一方面，在齒輪動態嚙合力作用下，系統的各零部件會產生振動，這些振動所產生的聲輻射稱為自鳴噪聲。
    對于開式齒輪傳動，加速度噪聲由輪齒沖擊處直接輻射出來，自鳴噪聲則由輪體、傳動軸等處輻射出來。對于閉式齒輪傳動，加速度噪聲先輻射到齒輪箱內的空氣和潤滑油中，再通過齒輪箱輻射出來。自鳴噪聲則由齒輪體的振動通過傳動軸引起支座振動，從而通過齒輪箱箱壁的振動而輻射出來。一般說來，自鳴噪聲是閉式齒輪傳動的主要聲源。因此，齒輪系統的噪聲強度不僅與輪齒嚙合的動態激勵力有關，而且還與輪體、傳動軸．軸承及箱體等的結構形式、動態特性以及動態嚙合力在它們之間的傳遞特性有關。
一般來說，齒輪系統噪聲發生的原因主要有以下幾個方面：
1)齒輪設計方面。參數選擇不當，重合度過小，齒廓修形不當或沒有修形，齒輪箱結構不合理等。齒輪加工方面基節誤差和齒形誤差過大，齒側間隙過大，表面粗糙度過大等。
2)齒輪系及齒輪箱方面。裝配偏心，接觸精度低，軸的平行度差，軸，軸承、支承的剛度不足，軸承的回轉精度不高及間隙不當等。
3)其他方面輸入扭矩。負載扭矩的波動，軸系的扭振，電動機及其它傳動副的平衡情況等。

汽車變速器齒輪副存在嚙合側隙導致主動齒輪的轉速波動易引起主、從動齒輪相互敲擊從而引發異響問題。敲擊異響通過聲輻射和結構傳遞等路徑傳至車內,引起司乘人員的不適,因此,控制齒輪敲擊異響是變速器設計過程中面臨的重要問題之一。本課題依托工程項目,針對某MPV車型變速器齒輪敲擊異響進行評價和診斷,主要研究工作和結論如下:(1)針對某MPV車型進行變速器齒輪敲擊異響試驗和主觀評價,分析齒輪敲擊聲振特性,確定異響對應的具體工況條件。結果表明:在二擋WOT工況發動機轉速處于1950r/min-2050r/min范圍內時,變速器存在輕微的齒輪敲擊異響;在三擋WOT工況發動機轉速處于1600r/min-1800r/min范圍內時,變速器存在明顯的齒輪敲擊異響,隨著轉速繼續增加,異響減弱,并于1900r/min后徹底消失。(2)分析齒輪敲擊產生的條件、激勵和傳遞路徑,明確汽車變速器齒輪敲擊異響形成機理。在此基礎上,建立單對齒輪副模型,分析敲擊力做功與齒輪敲擊強度的關系并研究影響敲擊強度的因素。結果表明:轉速波動和從動齒輪轉動慣量與齒輪敲擊強度呈正相關;齒輪敲擊隨著嚙合側隙的增大呈現先變強后變弱的趨勢;敲擊力對從動齒輪做功導致其動能變化,做功的絕對值與齒輪敲擊強度呈正相關。(3)建立傳動系動力學模型,針對曲軸轉矩階次沖擊特性、離合器扭轉減振特性等關鍵零部件動力學特性制定切實可行的建模方案,結合試驗數據校核模型仿真精度。在此基礎上,仿真分析三擋WOT工況下變速器齒輪敲擊動態特性,分析結果與實際情況非常符合,進一步驗證了模型具有較高的精度。...

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