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(diǎn)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(jìn)行分析。

【關(guān)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(jìn)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(lǐng)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(jī)理，因此在對汽車性能進(jìn)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(jī)理來看，主要是由于激振力引發(fā)汽車傳動機(jī)構(gòu)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(jié)構(gòu)，從而引發(fā)外部機(jī)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(jìn)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(gòu)件可以達(dá)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(guān)聯(lián)性，而本文主要任務(wù)就是通過對汽車誤差傳動影響因素進(jìn)行分析，從而找到一種適當(dāng)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(yùn)動涉及到力學(xué)中的彈性力學(xué)原理，由于汽車齒輪在嚙合過程中會導(dǎo)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(dāng)汽車的零部件受到外在多種影響因素的制約時(shí)，就會導(dǎo)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(shí)際的嚙合點(diǎn)位置相脫離；而且齒輪在嚙合過程中會導(dǎo)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(yùn)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(jìn)行適當(dāng)修形，修形時(shí)主要是對齒頂以及齒根進(jìn)行修形，而齒輪不修形，在修形時(shí)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(gè)不同的修形要素。

（二）齒向修形

汽車齒輪在受到巨大的運(yùn)行荷載之后，就會導(dǎo)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(dǎo)致齒輪在運(yùn)行過程中齒輪的接觸不均勻，從而使齒輪的運(yùn)動負(fù)荷承載能力大大下降。在此情況下，需要對汽車的齒形的運(yùn)行方向進(jìn)行調(diào)整，并對齒輪的鼓形進(jìn)行微觀修形，通過有效調(diào)節(jié)汽車齒輪的工程齒寬與實(shí)際的接觸面寬度，從而使汽車齒輪進(jìn)行全齒寬接觸運(yùn)動，進(jìn)一步充分發(fā)揮汽車齒輪運(yùn)動負(fù)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(shè)計(jì)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(jìn)行仿真模擬計(jì)算，從而獲得實(shí)際的齒面最大接觸預(yù)應(yīng)力與齒輪傳動誤差值，通過實(shí)踐仿真研究，從中可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)過對汽車的齒頂進(jìn)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(yù)應(yīng)力也在不斷降低，當(dāng)齒輪的修緣量在適當(dāng)增大時(shí)，汽車齒輪的最大齒面接觸預(yù)應(yīng)力則在高轉(zhuǎn)矩的情況下不斷變小，相反最大齒面接觸應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)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(yù)應(yīng)力以及齒輪傳動誤差產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析。從實(shí)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(yùn)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(jìn)行能量回收，因此不應(yīng)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(guān)鍵就是首先對齒輪的鼓形量進(jìn)行確定，該研究中通過等半徑圓弧對汽車齒輪的鼓形進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(shí)踐分析，最終發(fā)現(xiàn)汽車齒輪的最大齒面接觸應(yīng)力與齒輪傳動誤差，在齒向鼓形修形以后和只進(jìn)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(dāng)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(yīng)力則沒有較大的變化。

結(jié)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(shí)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(jìn)行有效修形。對此，本文重點(diǎn)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(jìn)行針對性分析，從而科學(xué)選擇修形參數(shù)，進(jìn)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(dāng)修緣量適當(dāng)增大時(shí)，齒輪最大齒面接觸應(yīng)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(xiàn)

[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(xué)學(xué)報(bào)，2013.