齿轮工艺和质量对NVH的影响分析.docx

齿轮工艺和质量对NVH的影响分析目录1 .概述12 .考虑到齿轮加工工艺的设计方法21. 1.齿轮副设计和齿面形貌修型22. 2.齿轮制造工艺32.3.在设计过程中考虑到生产工艺31 .概述电动汽车齿轮传动的噪音控制是一个主要问题。众所周知，如果使用高精度齿轮，可以提高使用寿命，减少振动，提高NVH（噪音、振动和舒适性）性能，从而减少噪音。由于这个原因，许多电动汽车制造商要求根据ISO1328用于齿轮的高质量制造。在实际应用中，特别是齿廓形貌的偏差受到了很大的限制。相关要求在某些情况下无法通过制造来达到。这增加了制造的时间周期，从而增加了制造成本。这就引出了一个问题，即所要求的高质量是否真的对整车或总成的性能表现具有关联性，或者，例如，一个较大范围的齿廓修型是否比简单地减少允许的制造误差更加有效。因此，我们有必要找到一种可以用来估计制造精度的影响的方法。当分析齿轮齿面形貌测量时，信号总是统计上产生聚焦，通常覆盖一定的基本波形。这种波形的大小直接影响所产生的齿廓形貌偏差。本文描述了一个项目的基础和结果，该项目研究了不同质量参数对由此产生的传动误差和激励力的影响。为了实现这一点，在理论理想的齿廓基础上应用了正弦性质的修正。可以修改振幅长度和波度的初值，可单独应用于齿廓齿形或者齿长方向，或在两者上进行同时应用。然后对传动误差、激励力等对振动原因的基本影响进行了评估，得到了相关结果。波形的振幅或高度取决于允许的最大轮廓形式偏差ffQ。然而，波形长度或初始值在生产过程中可以发生变化，但对ffQ没有任何影响。因此，有必要考虑到不同波形的效果验证。这可以通过结合不同变化的振幅、长度和相位角来自动实现，以便进行计算。然后，可以揭示传动误差和其他值的变化，并用于预测质量对NVH性能的影响。本文同时介绍并讨论了该方法在一些现有齿轮传动总成中的应用。2 .考虑到齿轮加工工艺的设计方法2.1. 齿轮副设计和齿面形貌修型当齿轮副尺寸确定时，根据负载、速度和输出减速比等要求创建齿轮副传动原理图。这种原理图可以在驱动系统软件设计包中非常有效地建模。齿轮、轴和轴承的尺寸可以通过软件中的尺寸功能来定义。通过以上方法，设计人员可以很快创造能够满足基本要求的初稿，如最低安全系数和/或使用寿命。图1代表了利用KISSSOft软件进行齿轮传动系统设计的原理图及相关模型。图1利用KISSSoft建立的齿轮传动系统原理图及三维数字模型在将齿轮箱尺寸调整到给定的局部边界和其他约束条件后，需要对齿轮箱进行静态和动态仿真。这使相关技术专家能够确定哪些齿面修型是必要的，以避免在载荷下变形造成的轮齿失效。如今，齿廓和齿长方向修型会专门旨在减少振动激励（噪声的来源）或传动效率的损失，以上两个因素都是非常重要的。这种轮齿的修型是由于纯粹的功能性性质的原因。通常这样的修型是在齿廓或在齿长方向上设定不同的鼓形。纯粹由于功能原因而定义的齿面修型通常可以完全通过制造工艺实现。那么，制造部门的任务是尽可能准确地实现这种以功能导向的齿面修型。2.2.齿轮制造工艺有许多不同的工艺可以制造圆柱齿轮，如图2所示。对于热前齿面加工，可提供滚齿、轮廓铳削、成型、拉削或刮削等不同的工艺方式。热后硬齿面精加工工艺较少，主要是展成磨削、成型磨削和齿轮雷齿加工。齿轮是基于刀具的几何形状和工艺的相互运动来展成加工的。相互运动关系是由机床的控制软件计算，使用理论齿轮数据和所需的齿面修型数据。图2齿轮产品的通用制造流程通常，设计部门设计的齿轮很少会关注讨论生产过程。如果生产是外包的，就像现在经常发生的情况一样，在设计阶段通常没有决定谁将生产齿轮，或将使用哪个工艺方式。2.3.在设计过程中考虑到生产工艺每一种生产工艺（图2）都有自己特定的原理，可以使加工方法很好地展成特定的修型齿面，或者完全不能生产所需齿形。生产过程中的机床操作者面临的是展成一种无法通过数学方法精确地创建的修型齿面的问题。因此，所需的修正或多或少与近似值相关联。机床操作者能够尽可能的加工出来与所需的修型齿面相关联的齿轮。在生产过程中，通过齿形或者齿向测量来检查所需修型的公差范围。这个过程对于检查齿面形貌修型的用途有限。齿轮生产需要一个合理的公差范围，否则生产成本可能会过高。在给定的公差内生产的齿轮是否具有设计者预期的齿轮性能，这个问题仍然会存在。图3齿廓偏差的描述及范围例如，轮廓形式偏差的定义方式是，如图3所示的虚线将尽可能移动到左右（显示为细线），以接触测量齿廓情况时，显示为一条粗蓝线。根据ISO1328,齿廓误差向左和向右偏移的距离就解释了齿廓的误差ffa。很明显，有一些不同的轮廓形式都有相同的ffa值。这个加工方法只能部分地评估这种特殊偏差对齿轮噪声特性的影响。这同样适用于齿长方向的偏差。