斜齿轮振动噪声分析方法

齿轮啮合传动的不平稳是产生振动噪声的主要原因,需要对齿轮啮合传递的动态过程及其规律进行研究。首先,以自动变速器中一对常啮合斜齿轮为研究对象,分别采用有限元法和切片理论计算斜齿轮的传递误差,用以衡量斜齿轮啮合传动的平稳性。然后,根据齿轮修形的经验公式,确定斜齿轮修形参数的范围。基于切片理论,采用列举法,以降低传递误差波动、改善齿面载荷分布为优化目标,确定最优修形方案。最后,通过分析自动变速器的振动噪声台架实验测试结果,有效地验证了笔者采用的方法及模型的可行性。     

齿面微观修形技术在齿轮降噪中的应用

在纵置变速器中常啮合齿轮副修形质量的高低对变速器的整体噪声水平有很大影响。建立齿轮静传递误差模型,运用RomaxDesigner软件中的齿面微观几何分析技术对某汽车纵置变速器的常啮合齿轮副进行齿面微观优化修形,并对优化修形前后齿面载荷分布均匀性、单位长度载荷最大值和静传递误差等参数进行对比。结果表明,通过优化修形可以使常啮合齿轮副的齿面载荷分布更加均匀,静传递误差幅值减小,从而达到降低齿轮噪声的目的。     

基于错位量调整的传动误差测量系统设计

错位量通常以两齿面啮合时沿着啮合线方向偏差的最大值来评定,利用动态单面啮合测量原理和虚拟仪器技术,集成高精密圆光栅角度测量传感器和通用硬件设备,搭建了一套可模拟齿轮错位量的传动误差测量试验台,具有贴合实际工况、自动化程度高、测试精度高和人机交互友好等优点。以变速箱中齿轮副为研究对象,利用带载启动在贴近实际工况下进行接触斑点试验,模拟验证了齿轮啮合错位对传动误差的影响。通过齿向鼓形修形对齿轮错位角进行补偿,可优化齿轮修形并提升变速箱的整机性能。     

修形人字齿轮振动测试试验台可行性验证

为验证封闭功率流式修形人字齿轮振动测试试验台的可行性,首先,搭建封闭功率流式人字齿轮系统振动测量试验台,依据试验台建立了包含陪试齿轮、试验齿轮以及加载扭力轴的24自由度啮合型弯-扭-轴耦合振动模型;然后,选用设计的某人字齿轮齿面三维修形的试验齿轮作为计算实例,分析了不同扭力轴刚度下,陪试齿轮对试验齿轮啮合线向相对振动加速度的影响。结果表明,在给定工况下,陪试标准齿面人字齿轮对修形人字齿轮的齿面相对振动影响为1.35%,远低于修形齿面18.2%的减振率,因此用该试验台进行人字齿轮传动系统齿面三维修形减振测试切实可行。陪试齿轮对试验齿轮振动的影响程度随着扭力轴刚度增加而增加,故试验中在满足系统强度、传动平稳及布置要求的前提下,应将扭力轴扭转刚度设计的尽量低,应最大幅度地降低扭力轴扭转刚度设计值,以减小陪试齿轮对试验齿轮振动测量的影响。     

点线啮合齿轮最大接触应力计算的研究

根据点线啮合齿轮啮合特点,对点线啮合齿轮进行受栽和应力分析,得出点线啮合齿轮啮合时,最大接触应力点为单对齿C点的结论.运用赫兹公式推导出了单对齿C点接触应力的计算公式.     

考虑结构柔性的行星轮系齿轮啮合特性分析与优化

以某AT变速器行星轮系为研究对象,利用有限元法分析了行星架、齿圈和壳体的动态特性.并结合模态实验,验证了壳体有限元模型的准确性.建立了AT行星轮系动力学分析模型并进行了接触斑点实验,通过仿真与实验接触斑点结果对比分析得出,小太阳轮-短行星轮、长行星轮-齿圈齿轮副的啮合斑点基本一致且存在明显的偏载现象.通过导入柔性行星架、齿圈和壳体有限元模型得到了完整的AT变速器动力学模型,重点分析了行星架、齿圈、壳体柔性对行星齿轮传递误差、啮合错位量等啮合特性参数的影响,结果表明,壳体柔性和齿圈柔性变形对齿轮啮合错位以及传递误差的影响最为显著,行星架柔性影响次之.通过提高支撑轴承刚度、轴承预紧力和齿轮参数优化的方法,改善了行星轮系齿轮啮合特性,优化了行星轮系齿轮强度以及AT变速器NVH性能.     

变速箱齿轮接触斑点试验台的研究与设计

为了检查变速箱加载变形后齿轮啮合情况,需要对齿轮进行接触斑点检测。根据对变速器结构及其工作过程的研究,提出一种变速箱齿轮接触斑点试验台的设计方案,驱动和加载分别采用直流电机和气动制动器,使该试验台具有稳定加载和低速稳定运行的优点。介绍了该试验系统的工作原理,重点描述接触斑点试验台的机械结构设计以及电控系统和软件设计,并利用该试验台对变速器齿轮进行了接触斑点检测,表明该试验台检测的接触斑点接近实际情况,再通过软件模拟进行齿轮修形设计,完全满足工程试验需求。     

基于传递路径分析优化某款车型变速器齿轮噪音

为了解决某款车型变速器齿轮噪音,提高整车乘坐舒适性,通过传递路径贡献量分析,排查对该齿轮噪音传递贡献量较大部位为驱动半轴部位;然后对驱动半轴部位进行模态测试分析,发现驱动半轴模态频率与变速器齿轮啮合频率产生共振,放大齿轮啮合噪音,引起顾客抱怨,通过在驱动半轴增加动力吸振器,改变其动态特性,模态频率避开齿轮啮合频率,且共振峰值大大减小,有效避免模态频率与齿轮啮合频率共振,变速器齿轮啮合声压级降低8d B(A),改善效果明显。     

基于传递路径分析优化某款车型变速器齿轮噪音

为了解决某款车型变速器齿轮噪音,提高整车乘坐舒适性,通过传递路径贡献量分析,排查对该齿轮噪音传递贡献量较大部位为驱动半轴部位;然后对驱动半轴部位进行模态测试分析,发现驱动半轴模态频率与变速器齿轮啮合频率产生共振,放大齿轮啮合噪音,引起顾客抱怨,通过在驱动半轴增加动力吸振器,改变其动态特性,模态频率避开齿轮啮合频率,且共振峰值大大减小,有效避免模态频率与齿轮啮合频率共振,变速器齿轮啮合声压级降低8d B(A),改善效果明显。     

电驱系统减速器啸叫噪声问题分析及优化

本文以某单电机电驱系统减速器为研究对象,针对整车NVH试验评价中减速器啸叫问题进行专项分析和优化,通过建立精确的减速器总成动力学性能分析虚拟样机模型,对齿轮啮合振动激励机理、传动路径和振动响应等进行详细分析,根据台架试验和整车试验结果标定虚拟样机模型,通过齿轮宏观参数及微观修形优化对齿轮加工误差、传递误差、啮合刚度和动态啮合力进行专项优化和控制;同时通过对零部件及系统的模态及振动响应分析,分析传递路径及系统响应结果,预测振动噪声风险,通过传递路径刚度及激励频率优化,降低系统振动响应和噪声风险;最后通过整车NVH性能试验验证改进效果.通过以上手段,显著降低了减速器的啸叫噪声,最终达成整车NVH性能要求.     

齿轮—转子耦合系统的动态响应及齿侧间隙对振幅跳跃特性的影响

为了模拟工程应用中齿轮—转子系统的动态响应,考虑齿侧间隙、时变啮合刚度、静态传动误差、不平衡质量和弹性转轴的影响,建立齿轮—转子耦合系统的动力学模型。对动力学方程进行数值仿真,研究转速对动态响应的影响、齿侧间隙的变化对振幅跳跃现象的影响规律和转速与动态啮合力之间的关系。研究结果表明,随着齿侧间隙的增大,齿轮—转子系统的振幅跳跃现象变得更明显。振动加速度的频谱图主要包括啮合频率及其高次谐波。随着转速的逐渐升高,1倍频的振幅也逐渐增大,并且在啮合频率及其高次谐波附近还会出现边频带。动态啮合力的频谱图与动态响应的频谱图类似。对一个齿轮—转子试验台进行理论计算和试验测试,试验数据基本上验证对试验台的理论计算结果,试验测量结果和数值仿真之间的差别主要来源于建模误差和测量误差。     

汽车变速器寿命测试系统的研究

本文在分析了汽车变速器寿命试验特点的基础上,设计了机械封闭式结构的测试试验台.通过采用了计算机闭环控制,对各个测试数据进行测量监控,并提出了PID控制器在油温控制中的应用方法.一年来的运行表明,该测试系统能够满足变速器的(JB3987-92)试验规范的试验要求.在Windows系统下可以对温度、转矩、转速进行有效测量,其测量精度可以达到使用要求.     

基于ANSYS的变速器齿轮静力学强度及模态分析

在理论计算变速器齿轮强度的基础上,运用ANSYS对一档和高速档齿轮进行静力学分析,通过对变速器齿轮静态弯曲应力的有限元计算,验证其是否满足变速器齿轮强度要求。并利用ANSYS进行模态分析,得到高速档齿轮和齿轮副的固有频率和振型,与变速器齿轮的啮合频率进行比较,避免汽车在高速行驶时发生故障。     

汽车变速器啸叫噪声源识别与分析

通过某款五档手动变速器二档啸叫噪声改善实例的介绍,探讨了噪声问题改进的工作方法,根据整车NVH或振动噪声台架测试识别噪声源,分析噪声激励性质和成因,确定通过降低档位齿轮传递误差和啮合冲击来改善噪声的思路,制定齿轮微观修形方案,改善齿轮承载状态的啮合接触,有效降低啸叫噪声。     

基于齿轮修形的变速器啸叫特性优化

变速器啸叫作为机械式变速器常见的噪声,主要由齿轮的啮合错位和冲击引起。通过对存在啸叫现象的齿轮副进行参数化的微观修形分析,比较传递误差、齿面集中载荷等不同评价指标,衡量修形参数对齿面啮合特性影响趋势,为实际修形提供可靠的理论依据。同时,利用遗传算法,对多参数优化多目标进行优化,得到优化后的修形方案,并通过仿真验证其优化效果。     

基于动态啮合刚度的变速箱动态响应特性研究

针对汽车变速箱日益提高的NVH(噪声、振动、声振粗糙度)性能要求问题,探究了变速箱内部激励下的动态响应特性。以齿轮副传递误差作为输入条件,在齿轮副受力分析基础上采用动柔度法求解动态啮合刚度,结合传递误差和动态啮合刚度输出齿轮副动态啮合力,利用主坐标变换对齿轮传动系统动力学方程进行解耦,求解轴承处动态响应。分析了某款变速箱输出级以动态啮合刚度计算下的轴承处动态响应,并与振动响应测试结果进行对比。结果表明,以动态啮合刚度计算的轴承处动态响应结果与试验测量结果整体误差控制在3μm以内,两者一致性较好。验证了以动态啮合刚度分析变速箱动态响应的可靠性,为变速箱的设计提供了理论依据。     

真实齿面啮合分析

对有误差和热处理变形的真实齿面啮合理论进行了系统的研究,提出了一套适合于各种齿轮类型真实齿面啮合分析的理论及方法,通过试验得到了验证。本系统对齿轮的精度评估,加工误差、热处理变形及测量所用标准齿轮的误差补偿,都有较大的实用价值。     

变速器齿轮齿向倾斜偏差配齿设计与实验

为了降低变速器齿轮啮合的偏载及振动噪声,需要减小齿轮啮合时的交错量。齿向倾斜偏差可以转换为齿向修形量,故不同齿向倾斜偏差匹配可以消除齿轮承载啮合交错量。通过仿真设计了啮合齿轮的齿向倾斜误差的函数关系。实测了5对具有不同齿向倾斜偏差的3挡齿轮激发的变速器噪声,并对齿轮的静态传动误差进行了仿真分析。5对齿轮的噪声与静传动误差的变化规律一致,说明齿向配齿可提高变速器的NVH性能。     

斜齿轮啮合传动内部激励研究

齿轮啮合传动的内部激励是引起齿轮振动和噪声的关键因素,以某8挡自动变速器中一对常啮合斜齿轮为研究对象,对其啮合传动过程的内部激励开展全面深入研究,包括齿面接触状态、时变啮合刚度、误差激励和啮合冲击。采用有限元法分析斜齿轮的静态和动态接触过程,得到齿面接触应力的大小及分布;采用接触线长度变化表示时变啮合刚度的理论方法和采用有限元仿真的方法得到斜齿轮传动的时变啮合刚度曲线;采用理论计算和有限元法分析斜齿轮误差激励,包含啮合误差、静态传递误差和动态传递误差;采用有限元法分析啮合冲击,得到齿轮传动过程的齿根应力;采用有限元法计算齿面接触线上应力分布。研究为斜齿轮传动状态的改善提供了基础。     

斜齿圆柱齿轮传动的静态啮合刚度和动态啮合刚度

本文根据齿轮啮合原理，推导出斜齿圆柱齿轮啮合瞬时接触线长度的计算方法。根据斜齿轮啮合的轮齿弯曲变形影响函数和接触变形影响函数［１］、［２］、［３］，计算了斜齿圆柱齿轮的轮齿变形和单对齿刚度；并导出斜齿轮的静态啮合刚度和动态啮合刚度的计算式。最后通过实例计算分析了齿轮误差和参数对啮合刚度的影响。