关于主减速器噪音控制问题的研究

【摘要】本文对某型轿车主减速器噪音的来源进行了分类分析，并根据不同产生机理提出了相关改进、降低噪音的改进方案。

【关键词】主减速器、噪音、主动锥齿轮、被动锥齿轮、大/小轴承、半轴齿轮

1. 背景：

随着轿车的普及，人们对轿车的品质认识与品质要求越来越多，对于轿车噪音、舒适性方面的要求更为突出，需要所开发生产的产品在这些方面进行严格的控制，为降低轿车主减速器运行时产生噪音问题，需要对其产品开发和过程实现时进行有效控制。

2. 某轿车主减速器结构

图1主减速器结构

3. 噪音类型

某型轿车主减速器在工作过程中，来自传动轴的转矩通过主动齿轮传递给被动齿轮，被动齿轮由多条螺栓紧固在差速器壳上，被动齿轮的转矩通过半轴齿轮传递给两侧半轴，实现驱动车辆行驶的目的。

在主减速器工作过程中可能产生的噪音主要分为五种类型：

3.1 小轴承旋转时产生的噪音；

3.2大轴承旋转时产生的噪音；

3.3半轴齿轮与行星齿轮啮合旋转时产生的噪音；

3.4主被动齿轮啮合旋转时的噪音；

3.5半轴齿轮中间花键与半轴配合旋转时的噪音。

4.产生因素与对策

主减速器工作时各种不同类型的噪音有可能同时发生也可能只发生其中的某一类或几类，要有效地对噪音进行控制需要对各环节均进行有效的过程控制，针对可能发生的噪音问题要从各运转环节分析并采取可调的方案以便后期产品实现后能够方便快捷的对产品进行调整来控制噪音。

根据噪音产生类型不同，生产过程中常见的控制方法有：

4.1 调整小轴承内圈与主动齿轮的配合；

为方便安装维修目前部分主减速器的小轴承内圈与主动齿轮的配合性质为小间隙配合，这样方便安装和跟换主齿油封，但是在主减速器工作时如果采用小间隙配合，当起步的时候法兰盘传递的扭矩突然传递给主动齿轮，但小轴承内圈此时会发生相对措动，这种措动使挡油盘厚度磨损加剧，容易导致小轴承轴向松动，从而产生噪音。

如果因为小轴承内圈间隙配合产生主动齿轮旋转时挡油盘或隔套或大垫片发生旋转时的错动，则会引起因轴向力变小而导致的轴向冲击，并且这种冲击在高速旋转条件下会发出较大噪音。

4.2 主动齿轮的预紧力调节；

主动齿轮高速旋转时如果小轴承和大轴承之间的轴向预紧力选取不合适可能会造成主动齿轮轴向反复冲击或大小轴承过早磨损，这既不利于噪音控制也会降低产品使用寿命，所以主动齿轮预紧力的调节非常关键，因隔套、垫片等零部件材质和热处理方法不尽相同，故难以确定标准的主动齿轮启动力矩，该启动力矩的调节可以通过更换大垫片来实现，随着零部件加工精度的提高和过程控制稳定性的提高，垫片厚度需求范围也在逐步缩小，如减速器壳加工精度能够稳步上升，不久的将来我们有望看到大垫片厚度不需要调整，或者随着材料制作工艺上升我们可直接使用隔套来完成调整该预紧的目的。

主动齿轮轴向预紧调节是比较复杂的过程，在选取好合适的大/小轴承内外圈配合精度后需要根据实际主动齿轮的启动力矩来不断更换大垫片进行反复拆装，此种方法使产品实现过程变得复杂和效率低下，所以多数企业为加快生产节拍提高生产效率，采用自动选垫机来实现该过程。

4.3半轴齿轮与行星齿轮啮合间隙调节；

图2差速器总成

半轴齿轮与行星齿轮啮合旋转过程中受齿轮自身加工精度和装配精度的影响会出现不同程度的噪音，齿轮加工成型后在装配环节对齿轮精度修整比较困难，调节半轴齿轮和行星齿轮轴向啮合尺寸可获取比较合适的啮合间隙，从而降低由于行星齿轮和半轴齿轮旋转啮合时产生噪音的几率。如图2，装配时可通过半轴齿轮垫片厚度的调整来获得理想的啮合间隙。

4.4 主、被动齿轮的啮合间隙的调节；

主动齿轮和被动齿轮旋转啮合时如果啮合间隙偏大则在高速时会出现冲击噪音，如果间隙偏小主动齿轮和被动齿轮运转时会出现大量的热量，容易造成齿面烧蚀，降低其使用寿命。被动齿轮首先装配在差速器壳体上，由于被动齿轮在差速器壳体径向的偏差会导致差速器装配后被动齿轮与主动齿轮的间隙变化，所以被动齿轮安装到差速器壳体时需要使用止口进行精确定位。

差速器在转配到减速器之前，需要对主、被动齿轮安装距进行调整，使其更接近实际加工安装距，这样齿轮啮合状态最接近配对研磨时的状态，运转起来最平稳。未获得较好的啮合间隙，首先需要对减速器壳体的主持安装距离进行测量，然后根据需要安装的零部件的尺寸叠加值来确定调整垫的厚度。为提升装配效率，常将调整点的尺寸规格进行标准化与系列化，以便在调整选用时方便快捷的选取。

总结：

主减速器噪音问题是比较复杂的系统问题，既涉及到各不同零部件的加工精度，又需要在装配环节进行分别控制，实际的噪音产生原因可能发生在其中的某个环节，也可能是多个环节均存在问题，为有效避免噪音的发生，需要在制造环节和装配环节均进行控制与调整，尤其是后期的调整需要严格控制工艺方法，根据实际的试验反馈情况来不断修正各调整量，以最终获得某产品的合理控制范围。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。