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齒輪傳動系統(tǒng)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(tǒng)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(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生嚙合沖擊而發(fā)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(fā)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(chǎn)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(tǒng)的噪聲分析
    為從設計角度出發(fā)降低齒輪傳動系統(tǒng)的噪聲，我們就應首先來分析一下齒輪系統(tǒng)噪聲的種類和發(fā)生機理。
    在齒輪系統(tǒng)中，根據(jù)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(chǎn)生很大的加速度并會引起周圍介質(zhì)擾動，由這種擾動產(chǎn)生的聲輻射稱為齒輪的加速度噪聲。另一方面，在齒輪動態(tài)嚙合力作用下，系統(tǒng)的各零部件會產(chǎn)生振動，這些振動所產(chǎn)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(nèi)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(tǒng)的噪聲強度不僅與輪齒嚙合的動態(tài)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(tài)特性以及動態(tài)嚙合力在它們之間的傳遞特性有關。
一般來說，齒輪系統(tǒng)噪聲發(fā)生的原因主要有以下幾個方面：
1)齒輪設計方面。參數(shù)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(jié)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(zhuǎn)精度不高及間隙不當?shù)取?br /> 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(zhuǎn)速波動易引起主、從動齒輪相互敲擊從而引發(fā)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(nèi),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(fā)動機轉(zhuǎn)速處于1950r/min-2050r/min范圍內(nèi)時,變速器存在輕微的齒輪敲擊異響;在三擋WOT工況發(fā)動機轉(zhuǎn)速處于1600r/min-1800r/min范圍內(nèi)時,變速器存在明顯的齒輪敲擊異響,隨著轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加,異響減弱,并于1900r/min后徹底消失。(2)分析齒輪敲擊產(chǎn)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(zhuǎn)速波動和從動齒輪轉(zhuǎn)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(xiàn)先變強后變?nèi)醯内厔?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(zhuǎn)矩階次沖擊特性、離合器扭轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)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(tài)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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