某中型卡车六档手动变速器齿轮修形及箱体降噪研究
发布时间：2021-08-20 13:31
变速器的NVH特性是影响整车平顺性的重要因素之一。变速器的振动和噪声越来越受到消费者和汽车制造商的重视。因此,研究变速器减振降噪的机理和方法具有重要的理论意义和工程实用价值。为了降低某中型载货汽车六速手动变速器的振动和噪声,本文以其为研究对象,通过仿真设计优化和试验验证等手段,分别对齿轮与箱体进行研究分析最终确定该变速器齿轮优化方案与箱体改进设计方案,并通过对比验证方案的有效性。本文首先在RomaxDESIGNER中对该变速器的齿轮传动系统进行了建模与仿真,通过仿真得到齿轮的传动误差曲线、传动误差峰峰值以及齿轮受载情况,之后以降低齿轮传动误差峰峰值、最大接触应力以及改善传动误差曲线与齿轮受载情况作为优化的目标,将齿轮修形作为优化手段,通过设置修形参数为优化变量完成该变速器的齿轮优化,对优化前后的齿轮进行对比以验证本文提出的方案。其次,对齿轮系统进行了仿真和优化后,又对箱体进行了模态分析,并将固有频率与齿轮啮合频率进行了比较,发现变速器箱体在718Hz时会产生共振。之后,分析了箱体的频率响应,提取了718hz时的表面速度和加速度。然后,分析了变速器的谐响应特性,以箱体表面的振动速度为输出...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
齿轮啮合原理图
中北大学学位论文14没有变形，同时主动齿轮的转动绝对平稳均匀，此时，主动齿轮与被动齿轮在啮合过程中从啮合点开始至啮合结束所转过的弧长相同，那么在这种情况下齿轮不会出现振动，也就不会出现噪声，即：ω1×R1=ω2×R2（式2-1）但是在实际情况中，由于制造误差与装配误差是无法避免的以及齿轮受载会变形，同时，齿轮会受到内外部的激励影响，所以当主动齿轮匀速转动时，被动齿轮在一个啮合周期内转过的角度与理论角度并不相同（图2-2所示），而实际转角与理论转角的差值被称为为传动误差（TransmissionError，TE）：TE=θ2z2z1-θ1(式2-2)其中，θ为转角,z为齿数。图2-2齿轮传动误差示意图由于这个角度差值数值非常小，所以将其转换为齿轮基圆上的位移，即齿轮传动误差计算公式为（单位为μm）：TE=θ2rb2-θ1rb1(式2-3)其中，rb为基圆半径。齿轮的振动噪声由齿轮内部与外部的激励所导致，齿轮的传动误差可以在数值上体现齿轮内部与外部的激励，即齿轮的内外部激励造成的齿轮振动噪声可以用传动误差衡量，传动误差的波动情况可以反映齿轮传动系统的噪声。传动误差可以被认为是齿轮方面振动噪声的主要因素且传动误差与噪声成正比影响[75,76,77]，因此，传动误差是齿轮系统振动噪声仿真和优化的一个重要参考数据。
中北大学学位论文153）啮合冲击激励由于生产与装配的精度无法保证与所受载荷会发生变化而造成形变，齿轮组啮合时会出现啮入冲击与啮出冲击的情况。啮入冲击与啮出冲击统称为啮合冲击，这种情况的出现由于在工作过程中啮入点与啮出点会偏离理论位置从而产生冲击。这种现象会产生激励，这种激励取决于齿轮的啮合刚度，即啮合刚度大小与啮合冲击激励存在正比影响。正是由于存在这种关系，在工作时，随着齿轮刚度连续变化，啮合冲击激励也在相应地发生变化。2.3变速器箱体噪声产生机理汽车变速器在工作时所产生的振动噪声最终都是通过变速器箱体表面的振动与箱体的辐射噪声来对外传播的，因此，为了降低振动噪声就有必要了解箱体噪声的产生机理。变速器的箱体通过轴承与齿轮传动系统进行连接，所以当齿轮系统进行工作时，由于啮合而产生的振动、轴周期性旋转产生的振动以及轴承产生的振动都会传递到箱体，造成箱体产生复杂的振动。如果当箱体的固有频率与某档位的啮合频率相近时，就会出现共振现象并造成振动噪声扩大。与此同时，箱体还作为齿轮系统所产生噪声的传播介质向外界传递噪声。如图2-3，无论振动还是噪声，变速器的振动噪声最终都在箱体上向外传播，所以通过改善变速器结箱体的结构可以减小变速器的振动噪声。图2-3变速器振动噪声传递示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车噪声来源分析及降低噪声方法的研究[J]. 陈晔. 内燃机与配件. 2019(21)
[2]汽车变速器总成的噪声源及降噪措施[J]. 施鸿炜. 内燃机与配件. 2018(06)
[3]基于振动分析的旋翼试验台变速箱故障诊断[J]. 刘正江,陈焕,李新民,黄建萍. 直升机技术. 2017(03)
[4]齿廓修形对汽车传动齿轮齿面振动噪声影响研究[J]. 潘海波. 机械传动. 2016(11)
[5]汽车变速器齿轮啸叫噪声试验[J]. 王泽贵,裴质明,郝志勇,缪勇,周益,周观鹏,田文华. 浙江大学学报(工学版). 2013(07)
[6]圆锥滚子轴承预紧力对变速器啸叫噪声的影响分析[J]. 张靖,陈兵奎,吴长鸿,李朝阳. 中国机械工程. 2013(11)
[7]汽车变速器噪声及控制[J]. 黄森,郑直,凌启辉. 汽车工程师. 2013(04)
[8]多载荷工况下人字齿轮传动系统振动特性分析[J]. 王峰,方宗德,李声晋. 振动与冲击. 2013(01)
[9]基于模态扩展的变速器箱体振动识别及辐射噪声优化[J]. 廖芳,高卫民,王承,李俊鹏. 同济大学学报(自然科学版). 2012(11)
[10]计及齿面摩擦的直齿轮动力学分析[J]. 张靖,陈兵奎,康传章,吴长鸿. 振动与冲击. 2012(21)
硕士论文
[1]变速器传动系统振动仿真分析与修形研究[D]. 孙飞杨.合肥工业大学 2019
[2]基于齿轮修形的变速器啸叫治理[D]. 刘祖飞.吉林大学 2017
[3]直齿锥齿轮修形技术研究[D]. 李朋超.延边大学 2016
[4]船用齿轮箱结构—声耦合分析及减振降噪效果研究[D]. 宋建军.重庆大学 2015
[5]变速器振动仿真分析与实验研究[D]. 朱敏如.华南理工大学 2013
[6]轿车变速器噪声机理分析及控制[D]. 李进超.重庆大学 2012
[7]渐开线圆柱直齿轮的参数化修形[D]. 兰明.太原理工大学 2011
[8]汽车变速器NVH的测试分析与改进[D]. 祁玲华.华东交通大学 2009
[9]MQ250汽车传动器齿轮噪声仿真与试验研究[D]. 冉昌龙.吉林大学 2009
[10]汽车变速器振动与噪声测试方法研究[D]. 徐宏.四川大学 2004
本文编号：3353588
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
齿轮啮合原理图
中北大学学位论文14没有变形，同时主动齿轮的转动绝对平稳均匀，此时，主动齿轮与被动齿轮在啮合过程中从啮合点开始至啮合结束所转过的弧长相同，那么在这种情况下齿轮不会出现振动，也就不会出现噪声，即：ω1×R1=ω2×R2（式2-1）但是在实际情况中，由于制造误差与装配误差是无法避免的以及齿轮受载会变形，同时，齿轮会受到内外部的激励影响，所以当主动齿轮匀速转动时，被动齿轮在一个啮合周期内转过的角度与理论角度并不相同（图2-2所示），而实际转角与理论转角的差值被称为为传动误差（TransmissionError，TE）：TE=θ2z2z1-θ1(式2-2)其中，θ为转角,z为齿数。图2-2齿轮传动误差示意图由于这个角度差值数值非常小，所以将其转换为齿轮基圆上的位移，即齿轮传动误差计算公式为（单位为μm）：TE=θ2rb2-θ1rb1(式2-3)其中，rb为基圆半径。齿轮的振动噪声由齿轮内部与外部的激励所导致，齿轮的传动误差可以在数值上体现齿轮内部与外部的激励，即齿轮的内外部激励造成的齿轮振动噪声可以用传动误差衡量，传动误差的波动情况可以反映齿轮传动系统的噪声。传动误差可以被认为是齿轮方面振动噪声的主要因素且传动误差与噪声成正比影响[75,76,77]，因此，传动误差是齿轮系统振动噪声仿真和优化的一个重要参考数据。
中北大学学位论文153）啮合冲击激励由于生产与装配的精度无法保证与所受载荷会发生变化而造成形变，齿轮组啮合时会出现啮入冲击与啮出冲击的情况。啮入冲击与啮出冲击统称为啮合冲击，这种情况的出现由于在工作过程中啮入点与啮出点会偏离理论位置从而产生冲击。这种现象会产生激励，这种激励取决于齿轮的啮合刚度，即啮合刚度大小与啮合冲击激励存在正比影响。正是由于存在这种关系，在工作时，随着齿轮刚度连续变化，啮合冲击激励也在相应地发生变化。2.3变速器箱体噪声产生机理汽车变速器在工作时所产生的振动噪声最终都是通过变速器箱体表面的振动与箱体的辐射噪声来对外传播的，因此，为了降低振动噪声就有必要了解箱体噪声的产生机理。变速器的箱体通过轴承与齿轮传动系统进行连接，所以当齿轮系统进行工作时，由于啮合而产生的振动、轴周期性旋转产生的振动以及轴承产生的振动都会传递到箱体，造成箱体产生复杂的振动。如果当箱体的固有频率与某档位的啮合频率相近时，就会出现共振现象并造成振动噪声扩大。与此同时，箱体还作为齿轮系统所产生噪声的传播介质向外界传递噪声。如图2-3，无论振动还是噪声，变速器的振动噪声最终都在箱体上向外传播，所以通过改善变速器结箱体的结构可以减小变速器的振动噪声。图2-3变速器振动噪声传递示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车噪声来源分析及降低噪声方法的研究[J]. 陈晔. 内燃机与配件. 2019(21)
[2]汽车变速器总成的噪声源及降噪措施[J]. 施鸿炜. 内燃机与配件. 2018(06)
[3]基于振动分析的旋翼试验台变速箱故障诊断[J]. 刘正江,陈焕,李新民,黄建萍. 直升机技术. 2017(03)
[4]齿廓修形对汽车传动齿轮齿面振动噪声影响研究[J]. 潘海波. 机械传动. 2016(11)
[5]汽车变速器齿轮啸叫噪声试验[J]. 王泽贵,裴质明,郝志勇,缪勇,周益,周观鹏,田文华. 浙江大学学报(工学版). 2013(07)
[6]圆锥滚子轴承预紧力对变速器啸叫噪声的影响分析[J]. 张靖,陈兵奎,吴长鸿,李朝阳. 中国机械工程. 2013(11)
[7]汽车变速器噪声及控制[J]. 黄森,郑直,凌启辉. 汽车工程师. 2013(04)
[8]多载荷工况下人字齿轮传动系统振动特性分析[J]. 王峰,方宗德,李声晋. 振动与冲击. 2013(01)
[9]基于模态扩展的变速器箱体振动识别及辐射噪声优化[J]. 廖芳,高卫民,王承,李俊鹏. 同济大学学报(自然科学版). 2012(11)
[10]计及齿面摩擦的直齿轮动力学分析[J]. 张靖,陈兵奎,康传章,吴长鸿. 振动与冲击. 2012(21)
硕士论文
[1]变速器传动系统振动仿真分析与修形研究[D]. 孙飞杨.合肥工业大学 2019
[2]基于齿轮修形的变速器啸叫治理[D]. 刘祖飞.吉林大学 2017
[3]直齿锥齿轮修形技术研究[D]. 李朋超.延边大学 2016
[4]船用齿轮箱结构—声耦合分析及减振降噪效果研究[D]. 宋建军.重庆大学 2015
[5]变速器振动仿真分析与实验研究[D]. 朱敏如.华南理工大学 2013
[6]轿车变速器噪声机理分析及控制[D]. 李进超.重庆大学 2012
[7]渐开线圆柱直齿轮的参数化修形[D]. 兰明.太原理工大学 2011
[8]汽车变速器NVH的测试分析与改进[D]. 祁玲华.华东交通大学 2009
[9]MQ250汽车传动器齿轮噪声仿真与试验研究[D]. 冉昌龙.吉林大学 2009
[10]汽车变速器振动与噪声测试方法研究[D]. 徐宏.四川大学 2004
本文编号：3353588
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