變速器齒輪振動機理及修形減振降噪方法

李志東 吉立巧 郭新光

摘要：變速器是車輛傳遞動力的主要裝置，變速器振動和噪聲水平對車輛的舒適度有著重要的影響。齒輪的振動和噪聲是決定變速器振動和噪聲的關鍵因素。齒輪傳動的激勵主要包括兩類：一類是由原動機和負載引起的外部激勵，另一類是由時變嚙合剛度、時變傳遞誤差和嚙合沖擊等引起的內部激勵。對齒輪運轉過程進行深入分析，改善齒輪的嚙合狀態是前沿課題之一。

關鍵詞： 變速器；斜齒輪；振動機理； 溫度場；齒輪修形減振

中圖分類號：TU36 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）20-0258-01

Abstract： transmission is the main vehicle transmission power， transmission vibration and noise level of the vehicle has an important impact on the comfort of the vehicle. The vibration and noise of gear are the key factors that determine the vibration and noise of transmission. There are two types of drive in gear drive： one is external drive caused by prime mover and load， and the other is internal drive caused by time-varying meshing stiffness， time-varying transmission error and meshing impact. It is one of the foreland topics to deeply analyze the process of gear operation and improve gear meshing.

Keywords： transmission； Helical gear； Vibration mechanism； Temperature field； Gear relief

1 磨損殘余物分析診斷方法

對于汽車變速箱齒輪而言，其最為主要也是最為常見的失效形式就是磨損失效；汽車在運行過程中，若出現齒面磨損，則可以在潤滑油中找到這些磨損的殘余物；對于磨損殘余物分析診斷方法來講，其對機器失效有關信息的快速獲取，主要是基于對機械零部件磨損殘余物在潤滑油中殘余物含量的測定來完成的。①對殘余物進行直接檢查，以及通過對潤滑油渾濁度變化、電感的變化以及油膜間隙內電容的測定來快速獲得有關零件失效的重要信息；②收集殘余物，例如，應用特殊的過濾器或者磁性探頭等來把工作表面因疲勞而形成的大塊剝落物收集起來；③油樣分析；這種分析技術，對于機械磨損部位和過程的研究、磨損機理的研究以及磨損失效類型的研究均具有重要的意義；它可基于不解體、不停機這種狀態來診斷故障和全程監測機械設備的進行狀態；此外，這種油樣分析技術又可分為兩種類型：第一，分析油樣本身的化學物理性能；第二，磨屑監測技術，也就是對油液中的不溶解物質進行分析的一種技術。

2 振動檢測技術診斷法

有關機械振動信號，這是當前診斷技術采用最多的一種信號，這主要是基于由振動所產生的機械損壞具有相當高的比率；根據相關資料可知，由機械振動而帶來的機械故障超過三分之二；此外，最容易獲得的振動信號，是來自機械運轉中所產生的，而且在振動信號中，還具有數量眾多的能對機械設備狀態進行反映的信號，通過振動的異常可把許多機械故障反應出來。振動檢測技術診斷法，主要是基于對設備振動參數及特征的檢測，來對設備狀態和故障進行分析的一種方法。因為振動不僅具有參數多樣性和廣泛性，而且還具有測振方法的在線性和無損性，因而進行機械設備故障診斷的首選方法就是這種機械設備振動監測診斷法。汽車變速箱齒輪若出現表面失效，則在運行中，將有與正常齒輪嚙合不一樣的振動和噪音產生出來。根據振動檢測技術，把行駛汽車的振動信號測取出來，就可結合變速箱頻率來對測量參數及傳感器進行選擇；為把足夠數量順利檢測到，又可把變速箱齒輪狀態信號進行真實反映，對于振動測量點就要進行恰當的選擇；一般把那些能夠全面反映變速箱齒輪振動狀態的的振動敏感點作為測量點，此外，還把與診斷核心部分距離最近的關鍵點以及極易產生劣化現象的易損點作為測量點，這樣可最大限度確保進行振動信號測量的高效性和有效性。對于振動檢測技術診斷法，不僅可實時、直觀地體現機械動態特征及其變化過程，而且還可準確地體現機械動態特征和運動過程，再加上這種方法在應用上的簡單實用，故這種故障診斷方法在實際當中得到了極為廣泛的應用。

3 就有多種漸開線輪齒在改進之后的抗噪的能力。

除了這個之外，在一定的條件之下，可以適當的加大螺旋角，這樣也能夠有效的改善振動。這其中的原因也就是加大了螺旋角，這樣軸向負載也更大，契合的長度使得符合程度變小。這種經驗是比較足的，例如在國外的某轎車中的圓柱形斜輪齒，這其中的螺旋角的角度超過了三十度。

既然增大螺旋角能增加接觸線長度，那么增大齒寬同樣能達到增加接觸線長度。而事實上，對于不同的齒輪類型，依靠增加齒寬來達到減小振動，其效果有比較明顯的差別。例如筆者和其他人的實驗結果業已證明，對雙圓弧齒輪傳動，在軸向重合度一定時，齒寬減小，噪聲反而減小，即使軸向重合度減小，隨之而來的齒寬減小，在一定范圍內噪聲也可減小。其原因是：（1）齒寬減小，齒輪質量下降，齒輪共振頻率提高，在一般中低轉速下，震動量值減小。（2）當重合度一定時，齒寬減小，螺旋角增大，從而可使傳動誤差減小，這是比較關鍵的一點。而對于漸開線直齒輪，從理論上講，齒寬增大，單位齒寬載荷減小，但齒寬增大的同時也增大了對軸的變形和安裝誤差的敏感程度，極易發生偏載，這需要有比較精確的修形措施來保證。

4 結語

減少噪音加大輪齒的運作能力，這項研究非常重要。不過新型的齒輪的出現，也關系到了工刀以及其他方面的一些問題。實際情況來說，在科技不斷進步的今天，計算機的輔助的制造與設計都是新型的概念，逐漸的被世人所運用與接收。科技比較發達的國家出現了自由輪齒的設計理念，也就是具體加工與所要達到的設計的目標等，結合多個角度進行分析與探討，在得出經驗之后，采用專門的方式進行設計并制造出來，做好精密度的檢測。

參考文獻

[1]彭華勇.汽車車內噪聲分析與控制方法研究[J].科技資訊，2016（11）： 119.

[2]殷亦男.離合器故障分析與維修探討[J].科技信息，2010（31）：107-108.