变速箱齿轮齿廓修形及其噪音振动特性研究

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1、中北大学学位论文变速箱齿轮齿廓修形及其噪音振动特性研究摘要变速箱是车辆动力系统的重要组成部件之一。作为传递动力的中间环节，对车辆速度的调整、扭矩的调整起到关键性作用。其工作状态的稳定、高效、静音显得尤为重要。在日新月异的今天，人们对乘用车的要求越来越高，一个快捷、舒适、安静的驾乘感受也备受关注。而齿轮作为变速箱的核心零件，它的运转的平稳性决定着变速箱的质量和功能。本文从渐开线直齿轮齿廓修形入手，探讨对齿轮齿廓如何进行修形可以达到减振降噪的目的；利用时频分析方法验证修形后的齿轮在实际啮合传动过程中啮合噪音减小并通过频谱图分析在转速升

2、高后齿轮传动机构的声音特征；最后将时间序列方法运用到齿轮的全寿命周期监测中，以达到在齿轮运行过程中将潜在的故障隐患消灭于萌芽之中。齿轮传动啮合过程中的噪音是由于振动引起的。建立齿轮与齿轮啮合的系统振动模型，将振动因素考虑到渐开线齿轮齿廓曲线中，耦合建立出齿轮齿廓在齿顶部分和齿根部分的修形曲线。从而减小齿轮啮入和啮出冲击，达到齿轮机构运转过程的减振降噪的功效。阐述现代特征信号的检测、采集的设备和方法，并以修形前后的齿轮作为研究对象，分别采集两种啮合过程中产生的声音信号。利用MATLAB软件对声音文件进行处理，利用Butterwort

3、h数字滤波器对齿轮机构中对齿轮啮合、轴承运行和电机运行过程中出现的三种噪音进行分离。分析齿轮齿廓修形前后齿轮啮合噪音波形的差别，验证齿轮齿廓修形的效果。然后分析轴承和电机的噪音波形并分析减小噪音的方法。利用傅里叶变换思想对声音文件进行快速傅里叶变换（FFT）将时域图转换为频谱图，分析频谱图并讨论齿轮在传动过程中随着转速的提升整个机构发出的噪音的频率变化，并分析其中的原因。介绍时间序列的分析思想，并引出非线性时间序列模型较常规的时间序列方法的优越性和普适性。将时间序列方法应用到齿轮传动机构的全寿命管理、监测中。本文对轮中北大学学位论

4、文传动过程中微小位移这个振动量进行时间序列模型的建立：分别对修形前后的两对齿轮振动位移进行建模。然后通过MATLAB绘制相应的时域图和时间序列模型预测曲线图。验证非线性时间序列在预测齿轮传动不稳定和故障上的可行性。并比较这两对齿轮啮合过程中微小位移并且分析原因。并在同样条件下做出一对斜齿轮的时域图和预测曲线图，对比直齿轮和斜齿轮在运行稳定性上的差别并阐述原因。关键词：特征信号采集，齿轮齿廓修形，Butterworth数字滤波器，快速傅里叶变换，GNAR，时间序列III中北大学学位论文Researchontransmissionge

5、artoothprofilemodificationandnoisevibrationcharacteristicsAbstractThegearboxisoneofthemostimportantcomponentsofthevehiclepowersystem.Asamiddlepowertransmissionlink,itplaysakeyroleinadjustingvehiclespeedandtorque,sothestableworkingconditionisveryimportant.Withtheprogre

6、ssofsociety,Peopleraisedhigherandhigherrequirementsforpassengercars.Afast,comfortableandquietdrivingexperienceispopular.Asanimportantpartofthegeartransmission,thegeardeterminesthesmoothfunctioningofthetransmissionqualityandfunctionality.Thisarticlebeganwritingfrominvo

7、lutesgeartoothprofilemodification.Discussthathowtoachievethepurposeofreducingvibrationandnoisethroughthegeartoothprofilemodification;Thenoisereducethatthegearafterrepairisprovedbytime-frequencyanalysismethodandthesoundfeaturesofgeartransmissionmechanismwhichindifferen

8、tspeedisanalysisoutbyfrequencyspectrum;Finally,thetime-seriesmethodswasappliedtothesurveillanceofthegearlifetimeandeliminate