汽車變速箱修形齒輪的應用及對噪聲和傳動誤差的影響

張謙　那仲楠

【摘 要】汽車齒輪在傳動過程中會出現(xiàn)震動的情況，從而使汽車產(chǎn)生噪音。本文重點針對汽車變速箱齒輪修形以及如何對噪聲和傳動誤差的影響進行分析。

【關鍵詞】汽車；齒輪修形；傳動誤差；影響

隨著人們對汽車性能要求不斷提高，進一步改善汽車變速器性能已經(jīng)成為我國汽車工業(yè)生產(chǎn)制造領域中極為重要的內(nèi)容。由于不同的噪音會有不同的產(chǎn)生機理，因此在對汽車性能進行優(yōu)化過程中需要采用不同的優(yōu)化方式。

一.汽車齒輪修形的重要性分析

從汽車齒輪的傳動嘯叫噪聲產(chǎn)生的機理來看，主要是由于激振力引發(fā)汽車傳動機構發(fā)生異常震動，而這種巨大的震動現(xiàn)象會逐漸傳遞到汽車變速箱的外部結構，從而引發(fā)外部機械零部件發(fā)生共振現(xiàn)象，造成汽車嘯叫。

汽車傳動誤差是指汽車的主動輪以某種恒定的角速度進行傳動，汽車的被動輪會發(fā)生傳動滯后的現(xiàn)象而落后于汽車主動輪。如果汽車的齒輪處于一種理想化的漸開形狀，并且安裝無誤差、構件可以達到絕對剛度，則汽車的齒輪咬合就不會產(chǎn)生傳動誤差，因此也不會出現(xiàn)震動的情況。從中可以看出，汽車的齒輪修形與傳動誤差之間存在一定的關聯(lián)性，而本文主要任務就是通過對汽車誤差傳動影響因素進行分析，從而找到一種適當修形的方式，減少汽車震動與傳動誤差。

二.汽車齒輪修形分析

（一）齒形修形

汽車的齒輪運動涉及到力學中的彈性力學原理，由于汽車齒輪在嚙合過程中會導致各輪齒承受載荷懸臂會出現(xiàn)彎曲變形的情況，因此各輪的齒接觸表面也會出現(xiàn)變形的現(xiàn)象，當汽車的零部件受到外在多種影響因素的制約時，就會導致誤差產(chǎn)生。主要的表現(xiàn)就是汽車的輪齒在嚙出與嚙入過程中，理論嚙合部位會與汽車實際的嚙合點位置相脫離；而且齒輪在嚙合過程中會導致頂刃受到擦刮作用從而損壞潤滑油膜，如果齒輪是在高溫重載的環(huán)境下運行，極容易出現(xiàn)齒面咬合的情況。因此為了有效解決齒輪嚙合的故障，需要通過對齒輪存在嚙合的的部位進行適當修形，修形時主要是對齒頂以及齒根進行修形，而齒輪不修形，在修形時需要確定齒輪的修形長度、修形曲線以及齒頂修緣量這三個不同的修形要素。

（二）齒向修形

汽車齒輪在受到巨大的運行荷載之后，就會導致汽車軸與汽車后齒輪發(fā)生扭轉(zhuǎn)以及彎曲的現(xiàn)象。如果汽車齒輪存在制造偏差以及箱體變形的情況，就會導致齒輪在運行過程中齒輪的接觸不均勻，從而使齒輪的運動負荷承載能力大大下降。在此情況下，需要對汽車的齒形的運行方向進行調(diào)整，并對齒輪的鼓形進行微觀修形，通過有效調(diào)節(jié)汽車齒輪的工程齒寬與實際的接觸面寬度，從而使汽車齒輪進行全齒寬接觸運動，進一步充分發(fā)揮汽車齒輪運動負荷承載能力。

三.汽車齒輪修形及對傳動誤差的影響分析

（一）齒頂修緣量對傳動誤差的影響分析

從上述主減速齒輪的副參數(shù)表中可以看出該設計研究方案的修形齒數(shù)、齒寬以及修形的不同角度值，另外該研究中通過對從動輪采取9.8-17.4μm以及14.9-22.5μm的齒頂修緣量，綜合考慮到該汽車的齒輪修形主動輪與從動輪要選取相同的修形量，因此在確保齒輪修形長度以及修形曲線、其他修形條件不發(fā)生任何變化的情況下，通過對不同齒頂?shù)男蘧壛繀?shù)進行仿真模擬計算，從而獲得實際的齒面最大接觸預應力與齒輪傳動誤差值，通過實踐仿真研究，從中可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)過對汽車的齒頂進行修緣，齒輪的傳動誤差明顯降低，而增大齒輪的修緣量，則汽車齒輪的傳動誤差并沒有發(fā)生太大的變化。此外，汽車齒輪齒頂經(jīng)過修緣之后，使齒輪的小嚙合沖擊力度大大減小，而且齒頂修形后的最大齒面接觸預應力也在不斷降低，當齒輪的修緣量在適當增大時，汽車齒輪的最大齒面接觸預應力則在高轉(zhuǎn)矩的情況下不斷變小，相反最大齒面接觸應力在低轉(zhuǎn)矩情況下則有不斷上升的趨勢。

（二）齒形鼓形量對傳動誤差的影響分析

本研究25μm的齒頂修緣量作為研究的參數(shù)標準，當汽車齒輪修形的其它條件不發(fā)生變化的情況下，不同齒形鼓形量對汽車齒輪最大齒面的接觸預應力以及齒輪傳動誤差產(chǎn)生的影響進行分析。從實踐情況來看，汽車齒輪傳動誤差會受到齒形鼓形量的影響，而且隨著齒形的鼓形量不斷增大，在高轉(zhuǎn)矩之下，汽車齒輪的運行傳動誤差就會明顯減小，但是考慮到隨著汽車齒輪在低轉(zhuǎn)矩情況下傳動誤差會不斷上升，而在此過程中需要進行能量回收，因此不應該增大齒輪的鼓形量。

（三）齒向鼓形量對傳動誤差的影響分析

與汽車齒輪的齒形鼓形量和齒頂修緣量的修形情況不同，對齒輪鼓形修形的關鍵就是首先對齒輪的鼓形量進行確定，該研究中通過等半徑圓弧對汽車齒輪的鼓形進行設計，分別選擇2μm的齒形鼓形量、25μm的齒頂修緣量以及11.8Μm的齒向鼓形量，通過實踐分析，最終發(fā)現(xiàn)汽車齒輪的最大齒面接觸應力與齒輪傳動誤差，在齒向鼓形修形以后和只進行齒形鼓形修形、齒頂修緣這兩種不同的情況下會發(fā)生明顯的變化，而當汽車齒輪的齒向鼓形量在不斷增大的情況下，齒輪的最大接觸面應力則沒有較大的變化。

結束語

綜上所述，汽車齒輪修形對傳動誤差的影響是明顯的，通過實踐表明 ，汽車變速箱齒輪嘯叫問題解決的根本前提是對汽車齒輪進行有效修形。對此，本文重點以某電動汽車的變速箱主減速齒作為例，通過對其傳統(tǒng)誤差的影響因素進行針對性分析，從而科學選擇修形參數(shù)，進一步解決了汽車變速箱齒輪的嘯叫噪聲問題。通過研究發(fā)現(xiàn)，汽車的齒輪修形對傳動誤差造成的影響是明顯的，齒頂修緣后，傳動誤差明顯降低，增大修緣量，齒輪傳動誤差沒有發(fā)生變化；當修緣量適當增大時，齒輪最大齒面接觸應力在高轉(zhuǎn)矩情況下則不斷變小，在低轉(zhuǎn)矩情況下則有不斷上升的趨勢。

參考文獻

[1]湯海川，郭楓.基于齒輪修形的汽車變速器齒輪嘯叫噪聲改善研究[J].上海理工大學學報，2013.