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电动汽车检测的技术进步--电动汽车带来新的挑战和机遇

时间:2022-07-18来源:美国齿轮制造商协会

导语:电动汽车中不同的部件特性导致汽车行业对噪声和负载的要求更高。电动汽车在一定程度上正在改变齿轮分析和检查的执行方式。剖析齿轮和变速箱中的噪声问题需要像侦探一样的分析方法。

  电动汽车中不同的部件特性导致汽车行业对噪声和负载的要求更高。电动汽车在一定程度上正在改变齿轮分析和检查的执行方式。剖析齿轮和变速箱中的噪声问题需要像侦探一样的分析方法。问题可能源于设计本身、公差或齿尖/齿根释放问题、齿面形状偏差(如波纹)或可能直接影响噪声的冠部问题。需要检查齿轮生产的每个方面,以提供最准确的结果。

  不断变化的齿轮检测需求的解决方案

  “生产机器如何影响齿轮噪音?附近的其他设备是否会引起额外的振动?为了更好地了解齿轮噪音,需要回答这些问题,”格里森计量系统公司国际销售经理 Klaus Deininger 说。

  “齿轮的功率密度不断增加,噪声行为的重要性日益增加,导致公差越来越严格,从而给齿轮检测技术带来了更大的负担,”Deininger 说。

  即使所有测量结果都在公差范围内,组件仍然会因不良噪声行为而失效。格里森提供两种软件应用程序来评估齿轮噪声,包括低频噪声、中频噪声和高频噪声(牙冠、齿啮合不规则和波纹):

  GAMA 的 KTEPS(运动传动误差预测软件)通过部署齿形测量来分析整个齿轮旋转的接触平面。基于表面偏差,可以通过 FFT 分析计算和评估传输误差。在第二步中,操作员可以通过仅提取代表可疑谐波的地形数据来评估可疑谐波。该数据以假彩色图片显示,从而更容易理解波纹的来源。这种独特的齿轮评估方法是鬼噪声研究的理想工具,同时与生产线末端单面测试相关联。

  形貌测量是一个相对缓慢的过程,因此客户希望比过去更快、更有效地获得波纹测量。格里森创建了高级波纹分析,以检测和减轻由难以发现的齿形不规则性引起的关键噪声行为。高级波纹分析软件可以与 KISSsoft 的加载 TCA 齿轮设计软件无缝连接,以提供基于标准轮廓、导程和螺距检测的多传感器检测齿轮噪声分析,可以是触觉、光学或两者的组合。

  “这将是一种更快的方式来获得客户在当今生产环境中所需的测量值。没有额外的时间进行分析,一旦测量完成,你就会得到结果,”Deininger 说。

  

具有集成齿轮噪声分析的 300GMS 纳米齿轮计量系统。

  300GMS nano 是一个新的检测系统的例子,它适用于支持汽车电子驱动器生产,具有最低的噪音要求。

  “这台机器涵盖了全方位的现代齿轮检测能力,以及细齿距齿轮检测和 CMM 测量。借助 300GMS nano,用户现在能够使用无滑轨探头测量亚微米级的表面光洁度,分析轮廓、引线和螺距的波纹度,并使用复杂的软件工具执行噪声分析,”他补充道。

  该机器还集成了通常由 CMM 提供的 3D 测量和分析功能。300GMS nano 为客户提供了一种有价值的电子驱动齿轮测量工具。

  几十年来,齿轮噪声 NVH 滚动测试一直是锥齿轮生产的一部分,但圆柱滚子测试市场需要更复杂的技术。

  “为了研究电动汽车,我们必须从低频到高频检查 NVH,并提供各种测试特性和功能,”Deininger 指出。

  格里森的 GRSL(集成激光技术的齿轮滚动系统)系统将传统的滚动测试与先进的非接触式激光技术相结合。这极大地缩短了分度、导程和轮廓检测以及齿轮噪声评估的周期时间,并提供了 100% 生产输出的分析检测,即使对于最严苛的齿轮应用也是如此。

  将 GRSL 与Advanced Waviness Analysis软件相结合,提供了一种独特的可能性来评估所生产的每个齿轮的齿面潜在波纹,这是齿轮啮合中高频噪声的最终贡献者。这意味着,具有可疑或不良噪声行为的齿轮不会进入总装,从而显着降低了噪声行为不良的齿轮箱的成本高昂的拆卸。今天的齿轮检测还必须考虑机器行为本身。机器对测量有何贡献?为什么机器之间会有差异?格里森如何在未来提供最准确的检测结果?

  最近,GRSL 系统被集成到格里森的硬精加工单元 (HFC) 中。该自动化系统包括一个机器人,该机器人集成了各种工艺模块,包括齿轮磨削、清洗、激光打标、测量和零件处理。在齿轮检查期间,激光扫描仪提供每个齿的测量特性。偏差通过闭环校正反馈到机器中。

格里森的 HFC 硬质精加工单元将齿轮磨削、辅助工艺和齿轮检测与完全机器人化的零件处理相结合。

  齿轮检测的未来是完整的过程测量,在闭环自动化系统中集成齿轮噪声分析,为客户提供所有必要的手段来始终保持公差,最大限度地减少废品和返工。

  Klingelnberg剖析复杂的检验要求

  Klingelnberg 精密计量总监 Christof Gorgels 博士讨论了近年来汽车行业中齿轮公差的降低。“对噪声性能测试的需求已经增加,并且是对传统几何质量评估的补充。通过齿轮偏差分析 (GDA),Klingelnberg 多年来一直提供一种工具,仅基于简单的齿轮测量来分析齿轮的预期噪声行为,”他说。

  借助 Klingelnberg 的混合方法,该公司提供了一种在不影响精度的情况下实现更快测量的解决方案。此外,R 300 a 滚动测试解决方案可以在生产周期内对齿轮进行 100% 的快速噪声评估。

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R 300 提供五种滚动测试方法,包括单侧、结构承载、扭转加速、双侧和螺旋滚动测试。

  “速度和灵活性都有助于最大限度地降低质量成本,”Gorgels 说。“通过结合 GDA、混合计量和滚动测试,Klingelnberg 为齿轮的几何质量和噪音方面的不同要求提供了解决方案。与传统汽车相比,电动汽车有两个主要区别:

  “最明显的是发动机没有掩蔽噪音,使齿轮噪音更加突出。从承载能力来看,电动机具有不同的扭矩特性,增加了驱动侧翼上的负载。此外,回收导致海岸边的高负荷,这对汽车行业来说是新的。将更高的负载和噪音要求与高负载的海岸齿面相结合,齿轮齿面设计的优化变得更加复杂,”Gorgels 说。

  Klingelnberg 的GDA软件使齿轮噪音可见。它包括四个模块 View、Wave Analysis、Wave Production 和 Produce。

Klingelnberg 的 R 300 轧辊测试解决方案可在生产周期内对齿轮进行 100% 的噪声评估。

  “对于噪声分析,我们不仅通过查看幅度,还通过查看波纹等规则结构,以更智能的方式评估形状误差。通过我们的GDA软件,我们为客户提供了一种工具来评估这种波纹度,并且基本上可以接收可以直接与生产线末端测试进行比较的订单图。这确保了声学工程师和制造和质量工程师使用相同的语言,”Gorgels 补充道。

  今天重要的是先进的磨削过程模拟。如果发现齿轮有噪音,接下来的问题是如何解决这个问题?与校正标准几何偏差相比,寻找噪声问题的技术解决方案要复杂得多。

  “通过制造模拟,不同的工艺偏差,例如滚动磨削工具或工件台的扭转振动,可以模拟侧面波纹的结果,从而与现实世界的测量结果进行比较。除了让噪音可见,我们还帮助我们的客户找到根本原因,”Gorgels 说。

  他今天看到客户打印件上的某些订单存在更多公差。

  “这些阶可以是齿啮合阶(和高次谐波)以及所谓的鬼阶。如果这些要求出现在打印输出中,则应在生产中对其进行测量。这增加了对我们通过 GDA 分析以及 R 300 轧辊测试仪提供的标准生产解决方案的需求,”Gorgels 说。

  未来几年,使用这些工具的需求将会增加。标准化将成为确保 OEM 及其供应商之间达成共识的主要话题。

  利勃海尔指出齿轮检测结果的准确性、责任性和可靠性

  电动汽车中的齿轮对噪音产生的要求特别高,因此对齿轮的表面结构和波纹度有更高的要求。利勃海尔产品经理 Matthias Bruederle 表示,尽管渐开线齿轮检测的测量原理仍然有效,但如今电动汽车齿轮正在突破齿轮检测的极限。

WGT 400 是一款通用齿轮检测机,适用于齿轮和刀具测量,是其他普通检测机的高质量替代品。

  利勃海尔的 WGT 400 优化了用于加工非常小的零件(包括内齿轮和具有非常小模数的齿轮)的工具的测量精度和质量。实时提供数据是该机器的优势之一,也是它的高测量速度。

  WGT 系列测量技术填补了闭环领域的空白。四轴测量装置配备高精度的机械和电子,由智能和用户友好的软件控制。花岗岩导轨和气垫相结合,通过无磨损的机械结构创造了最高的精度。

  利勃海尔的“Open Connect”解决方案在磨床和检测中心之间提供了直接连接,提供了一种快速可靠的解决方案,以缩短对确定的齿轮几何误差的响应时间。数据通过标准化的 GDE 接口传输,并可与任何磨床配合使用。

  “使用光学传感器似乎是提高性能和质量成本的合适解决方案,但是关于可访问性和准确性的悬而未决的问题,特别是在抛光表面上,仍然阻碍了它成为适用于工业环境检查的可靠解决方案, ”布鲁德尔说。

利勃海尔 WGT 280 提供齿轮测量机,用于快速有效地分析最大直径为 280 毫米的小齿轮。

  为了实现最有效的齿轮生产,Bruederle 说今天的检测结果必须提供最高的准确性、可靠性和可靠性。“因此,测量速度和精度可能会相互排斥,并取决于齿轮几何形状。需要开发基于齿轮几何形状和生产方法的特定测量策略。”

  电动汽车扩展了齿轮测量解决方案以满足汽车需求。

  “新的生产方法的开发,例如轮齿抛光和附加磨削工艺,目的是在齿面上随机分布磨痕,也称为无声移位磨削,在硬件和软件组件的开发中找到了它们的方式。检查机器,”他补充道。

  用于评估表面粗糙度(需要特殊传感器)、评估专用端部浮雕以及评估和分析波纹和起伏的传感器和软件扩展将继续在电子驱动齿轮的分析中发挥重要作用。

  更高的检验水平

  大规模变速器制造需要更加关注动力系统中每个齿轮的噪声行为和质量。尽管电动机为未来的交通运输提供了多种优势,但它对隐藏齿轮噪音的作用却很小。因此,新的检测设备和技术必须提供工具,为所有未来的电动汽车应用带来舒适性、可靠性和精确性。

标签: 新能源齿轮检测

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