汽车变速箱修形齿轮的应用及对噪声和传动误差的影响

【摘 要】汽车齿轮在传动过程中会出现震动的情况，从而使汽车产生噪音。本文重点针对汽车变速箱齿轮修形以及如何对噪声和传动误差的影响进行分析。

【关键词】汽车；齿轮修形；传动误差；影响

随着人们对汽车性能要求不断提高，进一步改善汽车变速器性能已经成为我国汽车工业生产制造领域中极为重要的内容。由于不同的噪音会有不同的产生机理，因此在对汽车性能进行优化过程中需要采用不同的优化方式。

一.汽车齿轮修形的重要性分析

从汽车齿轮的传动啸叫噪声产生的机理来看，主要是由于激振力引发汽车传动机构发生异常震动，而这种巨大的震动现象会逐渐传递到汽车变速箱的外部结构，从而引发外部机械零部件发生共振现象，造成汽车啸叫。

汽车传动误差是指汽车的主动轮以某种恒定的角速度进行传动，汽车的被动轮会发生传动滞后的现象而落后于汽车主动轮。如果汽车的齿轮处于一种理想化的渐开形状，并且安装无误差、构件可以达到绝对刚度，则汽车的齿轮咬合就不会产生传动误差，因此也不会出现震动的情况。从中可以看出，汽车的齿轮修形与传动误差之间存在一定的关联性，而本文主要任务就是通过对汽车误差传动影响因素进行分析，从而找到一种适当修形的方式，减少汽车震动与传动误差。

二.汽车齿轮修形分析

（一）齿形修形

汽车的齿轮运动涉及到力学中的弹性力学原理，由于汽车齿轮在啮合过程中会导致各轮齿承受载荷悬臂会出现弯曲变形的情况，因此各轮的齿接触表面也会出现变形的现象，当汽车的零部件受到外在多种影响因素的制约时，就会导致误差产生。主要的表现就是汽车的轮齿在啮出与啮入过程中，理论啮合部位会与汽车实际的啮合点位置相脱离；而且齿轮在啮合过程中会导致顶刃受到擦刮作用从而损坏油膜，如果齿轮是在高温重载的环境下运行，极容易出现齿面咬合的情况。因此为了有效解决齿轮啮合的故障，需要通过对齿轮存在啮合的的部位进行适当修形，修形时主要是对齿顶以及齿根进行修形，而齿轮不修形，在修形时需要确定齿轮的修形长度、修形曲线以及齿顶修缘量这三个不同的修形要素。

（二）齿向修形

汽车齿轮在受到巨大的运行荷载之后，就会导致汽车轴与汽车后齿轮发生扭转以及弯曲的现象。如果汽车齿轮存在制造偏差以及箱体变形的情况，就会导致齿轮在运行过程中齿轮的接触不均匀，从而使齿轮的运动负荷承载能力大大下降。在此情况下，需要对汽车的齿形的运行方向进行调整，并对齿轮的鼓形进行微观修形，通过有效调节汽车齿轮的工程齿宽与实际的接触面宽度，从而使汽车齿轮进行全齿宽接触运动，进一步充分发挥汽车齿轮运动负荷承载能力。

三.汽车齿轮修形及对传动误差的影响分析

（一）齿顶修缘量对传动误差的影响分析

从上述主减速齿轮的副参数表中可以看出该设计研究方案的修形齿数、齿宽以及修形的不同角度值，另外该研究中通过对从动轮采取9.8-17.4μm以及14.9-22.5μm的齿顶修缘量，综合考虑到该汽车的齿轮修形主动轮与从动轮要选取相同的修形量，因此在确保齿轮修形长度以及修形曲线、其他修形条件不发生任何变化的情况下，通过对不同齿顶的修缘量参数进行仿真模拟计算，从而获得实际的齿面最大接触预应力与齿轮传动误差值，通过实践仿真研究，从中可以发现经过对汽车的齿顶进行修缘，齿轮的传动误差明显降低，而增大齿轮的修缘量，则汽车齿轮的传动误差并没有发生太大的变化。此外，汽车齿轮齿顶经过修缘之后，使齿轮的小啮合冲击力度大大减小，而且齿顶修形后的最大齿面接触预应力也在不断降低，当齿轮的修缘量在适当增大时，汽车齿轮的最大齿面接触预应力则在高转矩的情况下不断变小，相反最大齿面接触应力在低转矩情况下则有不断上升的趋势。

（二）齿形鼓形量对传动误差的影响分析

本研究25μm的齿顶修缘量作为研究的参数标准，当汽车齿轮修形的其它条件不发生变化的情况下，不同齿形鼓形量对汽车齿轮最大齿面的接触预应力以及齿轮传动误差产生的影响进行分析。从实践情况来看，汽车齿轮传动误差会受到齿形鼓形量的影响，而且随着齿形的鼓形量不断增大，在高转矩之下，汽车齿轮的运行传动误差就会明显减小，但是考虑到随着汽车齿轮在低转矩情况下传动误差会不断上升，而在此过程中需要进行能量回收，因此不应该增大齿轮的鼓形量。

（三）齿向鼓形量对传动误差的影响分析

与汽车齿轮的齿形鼓形量和齿顶修缘量的修形情况不同，对齿轮鼓形修形的关键就是首先对齿轮的鼓形量进行确定，该研究中通过等半径圆弧对汽车齿轮的鼓形进行设计，分别选择2μm的齿形鼓形量、25μm的齿顶修缘量以及11.8Μm的齿向鼓形量，通过实践分析，最终发现汽车齿轮的最大齿面接触应力与齿轮传动误差，在齿向鼓形修形以后和只进行齿形鼓形修形、齿顶修缘这两种不同的情况下会发生明显的变化，而当汽车齿轮的齿向鼓形量在不断增大的情况下，齿轮的最大接触面应力则没有较大的变化。

结束语

综上所述，汽车齿轮修形对传动误差的影响是明显的，通过实践表明 ，汽车变速箱齿轮啸叫问题解决的根本前提是对汽车齿轮进行有效修形。对此，本文重点以某电动汽车的变速箱主减速齿作为例，通过对其传统误差的影响因素进行针对性分析，从而科学选择修形参数，进一步解决了汽车变速箱齿轮的啸叫噪声问题。通过研究发现，汽车的齿轮修形对传动误差造成的影响是明显的，齿顶修缘后，传动误差明显降低，增大修缘量，齿轮传动误差没有发生变化；当修缘量适当增大时，齿轮最大齿面接触应力在高转矩情况下则不断变小，在低转矩情况下则有不断上升的趋势。

参考文献

[1]汤海川，郭枫.基于齿轮修形的汽车变速器齿轮啸叫噪声改善研究[J].上海理工大学学报，2013.