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浅论变速器噪音源及控制

时间:2022-02-21来源:

导语:对变速器噪音源进行初步的分析,并探讨噪音的控制办法。

  在传统的变速器设计中,我们更注意变速器的功能的实现和可靠性,故对变速器的使用寿命和承载能力非常关心。但随着现在社会环境意识的提高,和人们对车辆舒适性要求的进一步提高,汽车的噪音问题越来越凸显出其重要性。汽车噪音源一般分为:发动机噪音、底盘噪音、排气噪音。而底盘噪音中传动系统噪音占了较大比重,其中变速器作为传动系统中的重要部分,其噪音的控制就显得尤为关键。

  一、变速器噪音源的分析:

  变速器总成的噪音源主要有:齿轮、齿轮轴、箱体、轴承、侧盖、离合器壳体等等;

  1、 齿轮噪音是变速器总成中最主要的噪音源:在齿轮噪音中根据形成方式的不同,可简单的分为几类:a、由于齿啮合、分离产生的啮合冲击声;b、由于摩擦振动所产生的摩擦声;c、由于齿轮误差造成运转不均匀或轮齿刚度变化而产生的冲击声;

  2、 其他噪音源:我们理论及实践证明,箱体、轴承、轴等零部件既是噪音源,同时还是固体传声媒介。他们直接影响变速器噪音的形成和传播。由于变速器噪音是个复杂的体系性问题,并不是说我们设计制造了合适的齿轮就一定能够有满意的噪音效果。所以我们一定要把变速器总成作为一个整体来进行考虑、分析。

  二、变速器噪音的一些控制手段:

  1、 从齿轮设计角度考虑:

  a、 齿数及模数:在中心距确定,满足齿轮强度的要求的情况下,我们应该尽可能的采用多齿数、少模数的设计方法。较小的模数能够得到更大的重叠系数,从而使齿轮受载更均匀,传动更平稳;另外模数小,周节小,因为我们在实际制造中,不可能制造两个完全相同周节的齿轮,所以较小的周节可以降低啮合时的误差,减小冲击噪音。

  b、 齿宽以及螺旋角:由重叠系数的计算可知,增加齿宽以及螺旋角均能提高齿轮副的重叠系数,所以螺旋角越大,齿宽越宽,则噪音越低,但是由于齿宽增加,会影响变速器整体的轴向长度同时造成加工中齿向误差的增大,所以不能盲目增加齿宽。而且试验证明,螺旋角接近或超过30度时,会大大降低齿轮的疲劳强度。

  c、 压力角和齿顶高系数:齿轮在啮合中如果能够有较好的“柔性”就可以在一定程度上弥补由于齿轮误差所产生的载荷突变,压力角越小,则齿轮“柔性”越高,这种自适应性越高。齿顶高系数越大,则重叠系数越大,同时单齿会更长,也增加了齿的“柔性”。所以现在很多变速器齿轮都采用了细长齿的设计。

  d、 齿轮误差以及修形:由于齿轮加工中齿形,齿向等误差的客观存在,以及变速器在受载时,轴以及箱体的弹性变形也会造成啮合的不均匀,产生噪音,所以我们现在大部分都对齿轮进行修形,以保证齿轮副在受载时能够得到较好的接触区。

  e、 齿轮侧隙:圆柱齿轮副在工作齿面相互接触时,两基圆柱公切面与两非工作齿面交线之间的最近距离称为法向侧隙jn 。齿轮传动中非啮合面间的侧隙是保证齿轮自由转动的条件。侧隙过小,将导致齿轮两齿太紧,噪声急剧增大;相反,侧隙过大,又将使轮齿互相撞击,同样对噪声影响较大。

  2、 杂件的设计

  a、 齿轮箱体是一个典型的弹性结构系统,它在轴承动载荷作用下产生振动,辐射噪声,应该提高整体箱体的刚度,通过有限元确定其薄弱部位,并适当添加加强筋,减小共振;还可适当在箱体内壁涂上吸声涂料,已达到降噪效果。

  b、 变速器受载时轴必然会发生弹性变形,这个时候轴变形量的多少就关系着轴上齿轮副的啮合情况,而且轴本身也会因为弹性变形而产生振动,所以我们应该尽可能提高轴的刚性。设计轴时,其直径和长径比应保证在满负荷作用下,其总挠度和转角分别不超过0.15-0.13mm和0.000123弧度,以使轴具有足够的刚度,不致破坏齿轮的正常安装和啮合。

  c、 选用低噪音的轴承;在高档区和常啮合区域应该选用较好的轴承,来满足高速运转的需要。

  d、 润滑油有阻尼作用且能防止齿面直接接触, 故噪声一般随油量和粘度的增加而减小,设计时充分考虑润滑效果和采用较好的润滑油也能够降低噪音。

  3、工艺考虑

  a、齿轮加工;在考虑成本的情况下,保证齿轮的加工精度,控制热处理变化,通过热前修形来满足热后齿轮精度要求;提高齿面粗糙度,齿面粗糙度越高,齿轮摩擦力越大,产生的啮合噪音越大;避免转运过程中的磕伤碰毛,毛刺会导致齿轮运转不平稳,大部分变速器噪音都由毛刺引起。

  b、装配工艺;在装配中按照正确的装配工序,轴承尽量采用压装工艺,避免轴承早期损坏。

  综上所叙,变速器噪音是个系统的、复杂的问题,要从多方面着手进行控制,最终先设计出合适的声音,然后减少非设计声音,才能够保证变速器达到一个满意的噪音要求。

  乔湘鹤(1980-),男,湖南株洲人,大学本科毕业,工程师,一直从事变速器设计

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标签: 齿轮传动

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