變速器噪聲控制研究
1.1總成噪聲檢測(cè)
選用鈴木變速器總成3臺(tái)：國(guó)產(chǎn)總成1#,、國(guó)產(chǎn)總成2＃,、日本總成.依據(jù)QJ/ZQC02.212 -91《微型汽車機(jī)械式變速器技術(shù)條件》和JB3987-85《汽車機(jī)械式變速器臺(tái)架試驗(yàn)方法》,， 測(cè)距為300 mm，一軸輸入轉(zhuǎn)速為2 900～3 100 r/min,，按JB3987-85中關(guān)于噪聲測(cè)量項(xiàng)目進(jìn)行 檢測(cè).檢測(cè)結(jié)果如表1所示.
表1 鈴木變速器總成噪聲測(cè)定結(jié)果
Table 1 Testing results of Suzuki gear box noise dB
產(chǎn)品編號(hào) 噪聲 一檔 二檔 三檔 四檔 倒檔 空檔
標(biāo)準(zhǔn) 86.0 84.0 84.0 82.0 88.0 82.0
國(guó)產(chǎn)總成1# 86.0 87.0 88.0 86.0 88.5 86.5
國(guó)產(chǎn)總成2# 86.5 87.5 87.5 87.5 88.5 88.0
日本總成 83.5 83.5 83.5 79.0 85.5 82.0
1.2零件精度檢測(cè)
齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括齒輪副,、軸、軸承及箱體等零件,，其運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量主要取決于齒輪的加工精度和安裝精度,。各項(xiàng)齒輪誤差對(duì)齒輪傳動(dòng)的使用功能具有不同的影響。對(duì)噪聲有影響的誤差項(xiàng)目有齒形誤差,、徑向一齒綜合誤差,、徑向綜合誤差和齒向誤差等.在此列出高速檔齒輪副零件上雙嚙儀綜合檢查結(jié)果及齒形誤差、齒向誤差大小,，以便對(duì)照分析.檢 測(cè)結(jié)果如表2所示.
表2 鈴木變速器三,、四檔齒輪零件檢測(cè)結(jié)果
Table 2 Testing results of Suzuki 3rd and 4th speed gear mm
齒輪零件檢測(cè)項(xiàng)目 技術(shù)要求誤差值 日本總成 國(guó)產(chǎn)總成1# 國(guó)產(chǎn)總成2#
四檔主動(dòng)齒輪
徑向綜合誤差 0.071 0.030 0.050 0.060
徑向一齒綜合誤差 0.020 0.010 0.015 0.020
齒形誤差 0.011 0.006 0.008 0.015
齒向誤差 0.011 0.004 0.007 0.014
四檔從動(dòng)齒輪
徑向綜合誤差 0.071 0.020 0.070 0.060
徑向一齒綜合誤差 0.020 0.008 0.015 0.015
齒形誤差 0.011 0.004 0.012 0.012
齒向誤差 0.011 0.006 0.008 0.004
三檔主動(dòng)齒輪
徑向綜合誤差 0.071 0.025 0.050 0.060
徑向一齒綜合誤差 0.020 0.010 0.015 0.015
齒形誤差 0.011 0.009 0.013 0.013
齒向誤差 0.011 0.008 0.012 0.011
三檔從動(dòng)齒輪
徑向綜合誤差 0.071 0.025 0.040 0.040
徑向一齒綜合誤差 0.020 0.015 0.020 0.020
齒形誤差 0.011 0.007 0.012 0.014
齒向誤差 0.011 0.006 0.010 0.012
2 對(duì)比分析
2.1總成噪聲對(duì)比分析
根據(jù)總成噪聲檢測(cè)結(jié)果，繪制總成噪聲排列圖(圖1).圖中檔位1,，2,，3，4,，5,，6分別 為一檔、二檔,、三檔,、四檔、倒檔,、空檔,。圖1中對(duì)比結(jié)果表明：日本總成噪聲按標(biāo)準(zhǔn)完全合格，尤其是四檔噪聲低于標(biāo)準(zhǔn)值3分貝 ,；兩臺(tái)國(guó)產(chǎn)總成二檔,、三檔,、四檔及空檔噪聲均未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，四檔噪聲與標(biāo)準(zhǔn)值相差最 大且高于日本總成四檔噪聲7～8分貝,。噪聲標(biāo)準(zhǔn)目前在國(guó)產(chǎn)變速器產(chǎn)品圖中并未列出,，因此 國(guó)產(chǎn)變速器總成降噪是值得研究的課題。
圖1鈴木變速器總成噪聲排列圖 Fig.1 Noise diagram of Suzuki gear box
2.2零件精度對(duì)比分析
根據(jù)高速檔齒輪零件精度檢測(cè)結(jié)果,，繪制零件精度排列圖如圖2,，圖3，圖4,，圖5所示.圖中 檢測(cè)項(xiàng)目1,，2，3,，4分別為徑向綜合誤差,、徑向一齒綜合誤差、齒形誤差,、齒向誤差.
圖2四檔主動(dòng)齒輪精度排列圖Fig.2Precision diagram of 4th speed driving gear
圖3四檔從動(dòng)齒輪精度排列圖Fig.3Precision diagram of 4th speed driven gear
圖4三檔主動(dòng)齒輪精度排列圖Fig.4Precision diagram of 3rd speed driving gear
圖5 三檔從動(dòng)齒輪精度排列圖Fig.5Precision diagram of 3rd speed driven gear
圖2～圖5對(duì)比結(jié)果表明,，國(guó)產(chǎn)齒輪零件徑向綜合誤差、徑向一齒綜合誤差均達(dá)到了產(chǎn)品圖紙要求,，但齒形誤差不穩(wěn)定（從齒形誤差曲線可看出,，有齒形誤差無規(guī)律、齒根高,、齒 頂修緣太長(zhǎng)的現(xiàn)象）,，齒向誤差有個(gè)別超差；而日本進(jìn)口件4項(xiàng)指標(biāo)均合格,，且精度明顯高于產(chǎn)品圖紙要求.顯然制造齒輪零件滿足產(chǎn)品圖紙的要求,，但裝配后總成不一定能滿足噪聲 標(biāo)準(zhǔn)要求.要降低國(guó)產(chǎn)總成的噪聲，必須提高齒輪制造精度.
2.3齒輪誤差對(duì)比分析
為了經(jīng)濟(jì)有效地控制齒輪誤差,，達(dá)到總成降噪的目的,，必須弄清以上4項(xiàng)誤差與總成噪 聲的相關(guān)程度.
表3三、四檔齒輪副誤差平均值及CORR EL相關(guān)系數(shù)Table 3The average value of error of 3rd and 4th speed ge ar pair and the relative coefficient of “CORREL”
齒輪副誤差項(xiàng)目 日本總成 國(guó)產(chǎn)總成1# 國(guó)產(chǎn)總成2# CORREL相關(guān)系數(shù)
四檔齒輪副
徑向綜合誤差/mm 0.025 0.060 0.060 0.9862
徑向一齒綜合誤差/mm 0.009 0.015 0.017 0.9923
齒形誤差/mm 0.005 0.010 0.013 0.9674
齒向誤差/mm 0.005 0.007 0.009 0.9771
噪聲測(cè)定值/dB 79.000 86.000 87.500
三檔齒輪副
徑向綜合誤差/mm 0.025 0.045 0.050 0.9577
徑向一齒綜合誤差/mm 0.012 0.017 0.017 0.9948
齒形誤差/mm 0.008 0.012 0.013 0.9629
齒向誤差/mm 0.007 0.011 0.011 0.9948
噪聲測(cè)定值/dB 83.500 88.000 87.500
利用CORREL相關(guān)系數(shù)對(duì)總成三,、四檔噪聲值與相應(yīng)齒輪副誤差平均值進(jìn)行相關(guān)分析,，相關(guān)系 數(shù)計(jì)算結(jié)果如表3，相關(guān)系數(shù)圖如圖6所示.
圖6總成噪聲與齒輪副誤差相關(guān)系數(shù)圖Fig.6 Relation coefficient figure of gear assembly noise and gear pair error
從相關(guān)系數(shù)計(jì)算結(jié)果及相關(guān)系數(shù)圖可知,，與總成噪聲密切相關(guān)的精度項(xiàng)目是徑向一齒綜合誤 差,，且隨著齒輪圓周速度的提高,，徑向綜合誤差與總成噪聲的相關(guān)程度加大,，其次是齒形誤 差.齒向誤差與總成噪聲相關(guān)系數(shù)不穩(wěn)定，說明齒向誤差不是直接影響噪聲的誤差因素.
在生產(chǎn)中,，為控制齒輪的制造質(zhì)量和齒輪副的傳動(dòng)質(zhì)量,，根據(jù)產(chǎn)生誤差的原因和它們對(duì)傳動(dòng)功能的影響,，GB10095-88標(biāo)準(zhǔn)將規(guī)定的22項(xiàng)齒輪公差分為3個(gè)公差組17個(gè)檢驗(yàn)組。根據(jù)微型汽車變速器齒輪副的工作要求,，適用于大批量生產(chǎn)的6～7級(jí)精度齒輪的最佳檢驗(yàn) 組為ΔFi″+ΔFw,，Δfi″，ΔFβ .因?yàn)榇笈可a(chǎn)中講究的是保質(zhì)保量,，檢測(cè)方法的確定及測(cè)量?jī)x器的配備都必須考慮操作方便省時(shí).此檢驗(yàn)組需要的檢測(cè) 儀器為雙嚙儀,、公法線千分尺、齒向儀.在雙嚙儀上,，除了測(cè)量ΔFi″和Δfi ″外,，還可以測(cè)量齒輪的接觸斑點(diǎn)，若接觸斑點(diǎn)的分布位置和大小符合要求時(shí),，則ΔF β可不檢測(cè).顯然,，采用此檢驗(yàn)組檢測(cè)成本低，效率高.在第二公差組中,，反映的是齒輪的 工作平穩(wěn)性精度,，毫無疑問影響噪聲的誤差為徑向一齒綜合誤差Δfi″。徑向一齒綜合誤差是被測(cè)齒輪與理想精確的測(cè)量齒輪雙面嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),，通過雙嚙中心距的變 化來反映齒輪一齒的轉(zhuǎn)角誤差.它綜合反映左右兩齒形誤差和基節(jié)不均勻性,。
綜合誤差與單項(xiàng)誤差的關(guān)系，式中fi″為徑向一齒綜合誤差,；Δfpt為齒距誤差,；Δff 為齒形誤 差；α為法向壓力角.以上公式亦說明,，與噪聲密切相關(guān)的齒輪誤差是徑向一齒綜合誤差Δfi″,，而不是齒形誤差Δff，因徑向一齒綜合誤差Δfi″是齒距誤差Δfpt和齒形誤差Δff兩因素的綜合結(jié)果.
3 降噪措施
1)降低齒輪誤差Δfi″,，提高fi″精度1級(jí) 齒輪零件裝配前驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求fi″提高精度1級(jí).要提高fi″的 精度等級(jí)，在制造過程中必須做到3點(diǎn)：a.滾齒時(shí)控制馳圈徑向跳動(dòng)公差ΔFr,，以減少剃齒時(shí)ΔFr轉(zhuǎn) 化為齒距偏差Δfpt,；b.修磨剃齒刀齒形曲線，控制齒形誤差Δff ,；c.控制熱處理變形.
2)降低齒輪徑向綜合誤差ΔFi",，提高Fi″精度1級(jí)，雖然ΔFi″主要反映齒輪的運(yùn)動(dòng)精度,，但ΔFi″太大勢(shì)必造成一齒徑向綜合誤差Δfi″值增大,，減少ΔFi″必然降低 Δfi″值。從圖6相關(guān)系數(shù)圖分析可知，隨著圓周速度的提高,，ΔFi″對(duì)噪聲影 響加大.
3)提高表面粗糙度精度 對(duì)于剃齒零件,，熱處理后應(yīng)采用精珩輪珩齒.珩齒可以消除工件齒面的磕碰和去除毛刺，提 高表面粗糙度,；可以糾正齒輪淬火后的微量誤差,；能微量降低噪聲.
4) 減少磨齒余量，降低齒形誤差,。對(duì)于磨齒零件,，在蝸桿砂輪磨齒機(jī)上加工時(shí)，齒輪精度主要取決于傳動(dòng)鏈的精度和蝸桿砂輪形狀的精度,。應(yīng)采用專用磨前滾刀預(yù)切齒,，磨齒余量盡可能小，齒底盡可能不磨,。這樣既減緩了砂輪的磨損,，避免磨齒后齒形誤差曲線齒根高的情況，保證了齒形精度,，又提高了工效,。
5) 采用修緣齒形或凸齒形GB10095-88規(guī)定的設(shè)計(jì)齒形，即修緣齒形或凸齒形,，齒頂和齒根處的齒形誤差只允許偏向齒體內(nèi)［3］.對(duì)于修緣齒形,，齒頂修緣時(shí)所需的修整量經(jīng)常依據(jù)經(jīng)驗(yàn)得出，但可以簡(jiǎn)單地估計(jì).它是輪齒撓曲,、制造時(shí)產(chǎn)生的基節(jié)誤差,、輪齒齒形的逐齒變化等因素的綜合，這個(gè)綜合將根據(jù)最惡劣的工作狀態(tài)得出,。修緣終點(diǎn)在齒廓的位置應(yīng)該由重合度的大小來控制,。設(shè)計(jì)齒形參數(shù)一旦確定，并可由剃齒刀修形或砂輪修整來實(shí)現(xiàn),。
6) 加強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部管理
齒形精度提高1級(jí),，必須在工藝系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下才可實(shí)現(xiàn)，相應(yīng)要求保證機(jī)床的工作精度,，保證刀具,、夾具設(shè)計(jì)制造精度，提高操作者素質(zhì),，實(shí)現(xiàn)企業(yè)全員質(zhì)量意識(shí)和工藝意識(shí)的提高.
4結(jié)束語
a.僅僅按設(shè)計(jì)要求制造齒輪零件不能完全解決總成噪聲問題,，解決總成噪聲問題的關(guān) 鍵在制造，尤其是制造工藝.
b.與總成噪聲密切相關(guān)的齒輪精度項(xiàng)目是徑向一齒綜合誤差
c.在現(xiàn)有工藝條件下,，不需增加太多的資金投入,，只要按上述降噪措施完善工藝文件并認(rèn) 真執(zhí)行工藝文件,，嚴(yán)格控制工序質(zhì)量，便可達(dá)到降噪的目的.
d.總成噪聲是用戶非常關(guān)注的質(zhì)量指標(biāo),，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中,，用戶滿意的產(chǎn)品才是合格品,，因此總成降噪是生產(chǎn)企業(yè)的重要課題,。 |
