變速箱齒輪噪音分析(完整版)

變速箱齒輪噪音的淺析自1894年一個法國工程師給當時的汽車裝上世界第一個變速箱以來，汽車變速箱的發(fā)展已經(jīng)走過了一百年的歷程。變速箱，英文叫做Transmission，位處離合器和傳動軸之間，可以將發(fā)動機的動力和轉(zhuǎn)速輸出進行調(diào)節(jié)后，再傳給驅(qū)動輪，起到調(diào)配作用。變速箱是汽車動力系統(tǒng)中重要性僅次于發(fā)動機的部件，直接涉及操控樂趣和駕乘舒適性。因此，變速箱的質(zhì)量直接影響汽車的質(zhì)量。

汽車變速箱從最早的MT手動檔，演變?yōu)槟壳拜^多汽車上配置的自動檔、手自動一體檔。但不論手動檔還是自動檔的變速箱，都有一個共同的故障模式—噪聲。而變速箱產(chǎn)生噪聲的因素又是很多，這里我只討論其中的一個因素—-齒輪。為了提高變速箱的質(zhì)量，降低變速箱的噪聲，在齒輪加工過程中，除測量齒輪的的齒形、齒向、徑跳等參數(shù)外，還會對齒輪的噪音進行檢測或者配對使用，這在高端變速箱生產(chǎn)中是比較常見的。一、齒輪傳動噪聲的影響因素首先我們分析一下產(chǎn)生噪音的原因。齒輪噪聲更準確地應(yīng)稱為齒輪傳動噪聲，其聲源為齒輪嚙合傳動中的相互撞擊。齒輪傳動中的撞擊主要齒輪傳動誤差和安裝誤差引起。1)齒輪嚙合的周期性變化對傳動噪聲的影響也就是說，當一對齒輪進入嚙合時，其嚙合點速度的瞬時差異造成在被動齒輪齒頂處產(chǎn)生撞擊，發(fā)出撞擊聲音。在不同載荷下齒輪傳動產(chǎn)生的噪聲程度也是不同的。2)齒輪加工誤差和安裝誤差對傳動噪聲的影響傳動噪聲的影響因素主要為齒輪的加工誤差和安裝誤差。加工誤差包括齒形誤差、齒向誤差、齒距誤差、齒圈跳動等。安裝誤差主要包括齒輪安裝后在變速器內(nèi)軸線的平行度、中心距、和齒輪副的側(cè)隙等。a.齒形誤差是齒輪精度標準中影響齒輪傳動振動噪音的主要誤差項目，它破壞了齒輪傳動的平穩(wěn)性，使齒輪在嚙合過程中產(chǎn)生瞬時傳動比的突變，即產(chǎn)生角加速度，引起附加動載荷的變化，從而產(chǎn)生高頻沖擊而發(fā)出噪音。b.齒距誤差是由于設(shè)備、刀具、齒坯加工時安裝定位等多種原因造成的，是不可完全避免的誤差，它的存在會造成變速器噪音周期性反復。c.齒輪安裝軸線不平行、中心距誤差、齒向誤差以及齒輪副側(cè)隙過大等，都會造成齒輪副不正確嚙合，產(chǎn)生撞擊聲。這里我主要想分析一下齒輪的加工誤差對噪聲的影響。如何解決這個的問題呢？在解決問題之前，我們先以漸開線圓柱齒輪為例，了解一下齒輪的加工工藝。以便從中找出齒輪加工誤差的解決辦法。二、圓柱齒輪加工工藝1.輪齒的加工方法：現(xiàn)在大部分變速箱使用的齒輪為漸開線圓柱齒輪，漸開線圓柱齒輪的加工主要有兩種法式：展成法和仿形法。1.1仿形法是利用與齒形曲線相同的成形銑刀來加工齒形。其加工特點是：加工速度慢、需要專用刀具、加工精度低、不適宜大批量生產(chǎn)。1.2展成法也稱范成法是利用刀具和工件相對運動來切削齒形的方法。其加工特點：加工速度快、符合一定條件時刀具可以通用、加工精度高、適宜大批量生產(chǎn)。刀具主要有滾齒刀、剃齒刀和插齒刀。2、圓柱齒輪的加工工藝2.1齒輪加工工藝過程從上面的工藝過程可以看出滾齒是制齒的粗加工、剃齒是制齒的精加工過程，這兩個過程加工質(zhì)量決定著齒輪的最終質(zhì)量情況。因此以上兩個過程是我要重點分析的。2.2滾齒過程中，影響齒輪質(zhì)量的因素a、如圖3所示，在滾齒機上安裝齒坯時，齒坯回轉(zhuǎn)中心O1O1與機床心軸回轉(zhuǎn)中心OO有安裝偏心ej,，在滾齒時，假定滾齒刀到機床回轉(zhuǎn)中心O距離不變，這樣切出的齒輪會有一個幾何偏心ej,如圖5所示。產(chǎn)生幾何偏心的齒輪齒圈上各個齒形的形狀和位置相對于加工中心O是沒有誤差的，但相對于幾何中心O1是有誤差的，齒高是變化的。這樣的偏心最大量是2ej。這樣的齒輪齒面位置相對回轉(zhuǎn)中心在徑向的變化量是以一轉(zhuǎn)為周期的變化，會引起傳動比的周期變化，影響傳動的準確性。此種偏心稱為幾何偏心。產(chǎn)生這種偏心的齒輪會產(chǎn)生徑向跳動誤差。b、還有另外一種情況如圖3所示，當滾齒機分度渦輪軸線O2O2與機床心軸回轉(zhuǎn)中心OO有運動偏心ey時，會使齒輪產(chǎn)生切向的運動誤差如圖5，齒圈分度圓上尺形的形狀和位置相對于中心O是變化的，齒距由小變大，再變小，以一圈為周期變化。此種偏心稱為運動偏心。運動偏心的齒輪會產(chǎn)生齒距誤差。造成公法線變動量超差。c、由于滾齒刀制造質(zhì)量、刃磨質(zhì)量、安裝調(diào)整問題；滾齒機自身精度、渦輪制造質(zhì)量、安裝質(zhì)量等原因同樣會使加工出的齒輪存在齒形誤差、齒向誤差、齒距誤差。2.3、剃齒對齒輪質(zhì)量的影響剃齒是根據(jù)一對軸線交叉的斜齒輪嚙合時，沿齒向有相對滑動而建立的一種加工方法。剃齒時剃齒刀和齒輪是無側(cè)隙雙面嚙合，剃齒刀刀齒的兩側(cè)面都能進行切削。當工件旋向不同或剃齒刀正反轉(zhuǎn)時，刀齒兩側(cè)切削刃的切削速度是不同的。為了使齒輪的兩側(cè)都能獲得較1）、保證機床立柱精度以及上下頂尖的同軸度2）、齒坯定位孔與定位面的加工精度，保證孔與端面的垂直度，以及內(nèi)孔尺寸精度。3）、滾齒心軸采用可漲芯軸，這樣齒坯安裝后才能沒有間隙，不但能保證齒向精度，還能保證齒距精度4）、滾齒機床分度渦輪副的嚙合間隙要適當5）剃齒時的軸交角調(diào)整不正確，下圖為調(diào)整后滾齒齒向5齒距誤差齒輪嚙合過程中，齒距累積誤差每周出現(xiàn)兩次或更多，使齒輪產(chǎn)生擺動。相互嚙合輪齒所產(chǎn)生的擺動增強或減弱而產(chǎn)生不同程度的噪聲。如圖所示產(chǎn)生這種情況的主要原因是加工過程中的運動偏心。即前面提到的分度渦輪安裝偏心。滾齒機工作臺回轉(zhuǎn)軸線晃動對齒輪大周期誤差造成很大影響，而且此軸線晃動的低頻成分對周節(jié)累積誤差造成影響尤甚。在齒輪加工、檢驗中，一定要注意檢測和控制工作臺軸線晃動精度。這樣就有利于控制齒距誤差。另外，滾齒刀、剃齒刀的周節(jié)累積超差、或滾齒件周節(jié)超差剃齒時是無法修復的?；蛘咛挲X時進給量大，剃齒速度快，都能產(chǎn)生齒距誤差。所以，控制齒距誤差要從齒坯開始，包括滾齒、剃齒的各個環(huán)節(jié)都不能放過。裝配質(zhì)量對變速箱噪音控制有直接的影響，在實際生產(chǎn)中也常常會遇到這樣的例子：拆箱檢查后沒有發(fā)現(xiàn)什么問題，重新裝配后整箱的噪音就降低了許多。因此在裝配過程中應(yīng)該注意一下幾點1）、各級齒輪傳動正常，嚙合間隙合理，齒面嚙合良好，定位零件固定好2）、安裝軸承時要避免施加不當?shù)那脫?，避免軸承安裝不到位，在軸承運輸、裝配過程中避免磕碰，軸承裝配后轉(zhuǎn)動自如。3）、注意控制殼體軸承孔不能有