齿轮传动噪音及故障分析

齿轮传动噪音及故障分析【摘要】为适应节能高效的需要，传动系零部件在朝小型化发展，汽车变速箱采用斜齿轮传动方式，不仅结构紧凑、传动平稳，还有传动力大等特点。斜齿轮传动存在轴向力和径向力，噪音的产生就包含了很多种原因。本文介绍了汽车变速箱在设计、零件制造、总成装配三个方面中产生噪音的原因和解决措施。关键词传动斜齿轮噪音设计制造装配目前，客车变速箱普遍采用三轴式传动，下面介绍下我公司生产的6T-160客车变速箱，结构如图一所示：图一公司为确保产品质量，对噪音做了详细规定：在台位主轴2600转/分以上转速各档进行跑合试验，要求纯试验时间不得少于5分钟，在跑合试验时检查产品噪声。空档和前进档（超速档除处）≤85dB；超速档和倒档≤87dB本文以6T-160客车变速箱为例，从齿轮传动的特性出发，分析了设计、加工、装配各环节中与噪声产生密切相关的各种主要因素，并对其加以总结归纳，从而得出一系列经验性的方法和思路。齿轮传动系统的噪声分析一般来说，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。(2)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。(3)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。齿轮传动的减噪声设计（1）、6T-160客车变速箱全部采用斜齿轮，齿轮的类型从传动平稳、噪声低的角度出发，斜齿圆柱齿轮同时接触的齿对多．啮合综合刚度的变化比较平稳。振动噪声可能比同样的直齿圆柱齿轮低，有时可低到大约12dB。（2）、增加斜齿轮传动重合度。轮齿在传递载荷时有不同程度数变动，这样在进入和脱离啮合的瞬间就会产生沿啮合线方向的啮合冲力，因而造成扭转振动和噪音。如果增加瞬间的平均齿数，即增大重合度，则可将载荷分配在较多的齿上，使齿面单位压力减小，从而减小轮齿的变形，改善进入啮合和脱离啮合时的冲击情况，因此也降低了齿轮传动的扭转振动和噪音。重合度由1.19增大至2.07时在1000rpm时降低噪音4dB，而在2000rpm时降低噪音6dB。（3）、齿的修形、整形和变位在齿轮的实际工作状态下，由于轮齿、传动轴和箱体的变形会使轮齿在啮入和啮出时产生干涉和冲击，引起强烈的振动和噪声．为此，可采用进行修形、整形和变位的方式对啮合变形进行补偿达到降低振动和噪声的目的。齿轮加工精度控制6T-160变速箱齿轮精度要求7级，全部齿轮要求齿廓修形，齿向修形。齿轮的加工精度对齿轮系统噪声有着重要的影响。一般来说，提高加工精度有助于降低齿轮系统的噪声。（1）、在各单项轮齿误差中，齿形误差对噪声的影响最大。齿形误差大，则齿轮噪声大，但两者间并非简单的线性关系。因为噪声的大小，不仅取决于齿形误差的大小，更主要的是取决于齿形形状。实验证明，略带鼓形的齿形形状，有利于降低噪声。（2）、关于齿轮轮齿侧隙对噪声的影响，一般说来，如果侧隙过小，噪声会急剧增大，而侧隙过大，则在松油门减速时会产生明显噪音。加工过程中齿轮公法线尺寸是直接反映到侧隙的，工艺部门和检查员需把握这样的一个原则，公法线不允许过大（具体按实际使用情况），公法线偏小在一倍公差内对齿轮各项指标影响很小。（3）、提高齿面光洁度，齿轮精度要求在7级以上的，为更好控制噪音，应全部采用磨齿工艺。变速箱装配精度变速箱的装配精度对噪音的影响往往被各个厂家忽视，例如，我公司生产的6T-160变速箱，全部采用锥轴承来抵消斜齿轮产生的轴向力和径向力。（1）、轴承的装配质量直接影响到齿轮传动的噪音。轴承预紧力偏小，传动轴没有起到定位作用，受力条件下，齿轮啮合发生改变，噪音增大。轴承的预紧力的大小各个厂家往往是控制轴承轴向间隙，例如锥轴承间隙控制在0～-0.1。轴承的预紧力的大小靠控制轴向间隙是不科学的。不同厂家，不通批次在相同预紧力下，轴向间隙都是不同的。不能简单的控制锥轴承的轴向间隙来满足锥轴承的预紧力要求。（2）、对于齿轮的噪音和异响，绝大数厂家不加以区分，花大量人力物力，最终没能找到噪音的解决方法。齿轮在装配前收到加工、物流、清洗各个环节影响，有时齿面产生锈蚀、毛刺、磕碰伤等问题，很难发现。为杜绝此类零件装入变速箱，装配前需增加一道工序，即无侧隙啮合检查。通过与标准齿轮对啮检查，检查齿轮齿面上是否存在毛刺、磕碰伤等问题。结语通过以上分析和总结，齿轮产生噪音是个综合性问题，影响因素很多。今后，碰到变速箱噪音超标或者异响时，不要盲目判断，找到合适的工作方法，通过排除法，找到噪音问题的原因，分析解决办法，最终解决噪音问题。[参考文献][1]徐灏，邱宣怀，蔡春源等，机械设计手册，第2版，机械工业出版社，2000年。[2]许洪基，陶燕光，雷光等，齿轮手册，第2版，机械工业出版社，2000年。[3]赵如福金属机械加工工艺人员手册上海科学技术出版社2006年[4]赵宁魏方惠广林康士朋.齿轮基本参数对内啮合效率影响的研究[J].现代制造工程,2006[5]聂志峰聂峻峰齐宏.机器低噪声设计的研究[J].山东科技大学学报：自然科学版,2005