齿轮传动系统的噪声分析
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- 齿轮传动系统的噪声分析齿轮箱是机械传动中广泛应用的重要部件，一对齿轮啮合时，由于不可避免地存在着齿距、齿形等误差，在运转过程中会产生啮合冲击而发生与齿轮啮合频率相对应的噪声，齿面之间由于相对滑动也发生摩擦噪声。由于齿轮是齿轮箱传动中的基础零件，降低齿轮噪声对控制齿轮箱噪声十分必要，本文就齿轮噪声产生原因及应采取改善齿轮噪声方法作一探讨。
一、齿轮传动系统的噪声分析
为从设计角度出发降低齿轮传动系统的噪声，我们就应首先来分析一下齿轮系统噪声的种类和发生机理。
在齿轮系统中，根据机理的不同，可将噪声分成加速度噪声和自鸣噪声两种。一方面，在齿轮轮齿啮合时，由于冲击而使齿轮产生很大的加速度并会引起周围介质扰动，由这种扰动产生的声辐射称为齿轮的加速度噪声。另一方面，在齿轮动态啮合力作用下，系统的各零部件会产生振动，这些振动所产生的声辐射称为自鸣噪声。
对于开式齿轮传动，加速度噪声由轮齿冲击处直接辐射出来，自鸣噪声则由轮体、传动轴等处辐射出来。对于闭式齿轮传动，加速度噪声先辐射到齿轮箱内的空气和润滑油中，再通过齿轮箱辐射出来。自鸣噪声则由齿轮体的振动通过传动轴引起支座振动，从而通过齿轮箱箱壁的振动而辐射出来。一般说来，自鸣噪声是闭式齿轮传动的主要声源。因此，齿轮系统的噪声强度不仅与轮齿啮合的动态激励力有关，而且还与轮体、传动轴．轴承及箱体等的结构形式、动态特性以及动态啮合力在它们之间的传递特性有关。
一般来说，齿轮系统噪声发生的原因主要有以下几个方面：
1)齿轮设计方面。 参数选择不当，重合度过小，齿廓修形不当或没有修形，齿轮箱结构不合理等。齿轮加工方面 基节误差和齿形误差过大，齿侧间隙过大，表面粗糙度过大等。
2)齿轮系及齿轮箱方面。装配偏心，接触精度低，轴的平行度差，轴，轴承、支承的刚度不足，轴承的回转精度不高及间隙不当等。
3)其他方面输入扭矩。负载扭矩的波动，轴系的扭振，电动机及其它传动副的平衡情况等。
汽车变速器齿轮副存在啮合侧隙导致主动齿轮的转速波动易引起主、从动齿轮相互敲击从而引发异响问题。敲击异响通过声辐射和结构传递等路径传至车内,引起司乘人员的不适,因此,控制齿轮敲击异响是变速器设计过程中面临的重要问题之一。本课题依托工程项目,针对某MPV车型变速器齿轮敲击异响进行评价和诊断,主要研究工作和结论如下:(1)针对某MPV车型进行变速器齿轮敲击异响试验和主观评价,分析齿轮敲击声振特性,确定异响对应的具体工况条件。结果表明:在二挡WOT工况发动机转速处于1950r/min-2050r/min范围内时,变速器存在轻微的齿轮敲击异响;在三挡WOT工况发动机转速处于1600r/min-1800r/min范围内时,变速器存在明显的齿轮敲击异响,随着转速继续增加,异响减弱,并于1900r/min后彻底消失。(2)分析齿轮敲击产生的条件、激励和传递路径,明确汽车变速器齿轮敲击异响形成机理。在此基础上,建立单对齿轮副模型,分析敲击力做功与齿轮敲击强度的关系并研究影响敲击强度的因素。结果表明:转速波动和从动齿轮转动惯量与齿轮敲击强度呈正相关;齿轮敲击随着啮合侧隙的增大呈现先变强后变弱的趋势;敲击力对从动齿轮做功导致其动能变化,做功的绝对值与齿轮敲击强度呈正相关。(3)建立传动系动力学模型,针对曲轴转矩阶次冲击特性、离合器扭转减振特性等关键零部件动力学特性制定切实可行的建模方案,结合试验数据校核模型仿真精度。在此基础上,仿真分析三挡WOT工况下变速器齿轮敲击动态特性,分析结果与实际情况非常符合,进一步验证了模型具有较高的精度。...
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