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1、降低汽车机械变速器噪音方法概述 车噪声对环境的污染愈来愈受到社会各界的关注和重视,降低汽车噪声的呼声越来越强烈和迫切。试验结果表明,变速器传动系统产生的噪声是汽车主要噪声源之一,已经引起汽车行业人士的极大关注。改善车辆噪声水平是各国政府和汽车生产厂家共同努力解决的问题。本文主要从设计方面做了探讨。 1.齿轮设计参数 1.1模数与齿数 模数是齿轮的主要设计参数。齿轮啮合时,轮齿的弹性变形是产生啮合脉动的主要原因。一般情况下,齿轮的模数越大,轮齿强度越高,弯曲变形越小,产生的噪声也就越小。但是模数的增大,同时也造成了基节
2、极限偏差与齿形公差的增大,所以在选择齿轮的模数时,应综合考虑。若模数不变,齿数与齿轮的直径成正比,齿数的变化也会使得轮齿的弹性刚度和弯曲量发生相应的变化。由于声源发出的噪声的大小不仅取决于振源能量,而且与辐射面积有关,辐射面积越大其辐射的声功率越大。因此齿轮直径的增大会增加噪声的辐射面积,对齿轮噪声的控制是很不利的。设计时,应该在保证齿轮强度允许的条件下,尽可能选用小模数和小齿数,还可以选择合适的材料与热处理方法来提高轮齿的强度,达到减小齿轮直径的目的。 1.2齿宽 齿宽与轮齿的弯曲变形成反比,齿宽增加,轮齿的强度加大,齿轮噪声
3、逐渐降低,图1给出了不同齿宽与噪声的关系。所以从降低齿轮噪声的观点出发,较理想的设计是:选择合适的材料与热处理方法以提高轮齿强度,尽量减小齿轮直径,同时加大齿宽,以弥补所造成的齿轮强度的降低。但是需要注意的是,齿宽的增加,往往会造成齿向的接触不良,所以有时须把齿部加以限制,只增加轮体本身的宽度。 1.3压力角 压力角增大将引起齿轮间作用力的合力及合力的垂直分力的增加,从而使得噪声增大。减小压力角能降低齿轮噪声,但也有削弱齿轮强度的不利之处。当低噪声为主要矛盾时,应选用尽可能小的压力角。例如,α=14.5°及标准压力角α=20°,基
4、本上兼顾了强度和噪声两方面的要求。 1.4齿形 不同类型的齿轮,由于其几何特性不同,将有不同形式的啮合过程。一般来说,在相同条件下,斜齿轮的噪声要比直齿轮的噪声低3～10dB。通常在啮合间具有滑动作用可减轻运转噪声。在准双曲面齿轮和蜗杆传动中,由于有相当大的滑动,使其运行平稳,噪声更低。这类齿轮的啮合,实际上是滚动和滑动的合成。 2.增大齿轮副重叠系数 齿轮副的重叠系数表示啮合过程中同时接触的轮齿对数的变化情况。当重叠系数大于1(或大于2)时,存在着一对(两对)齿接触区和两对(三对)齿接触区。在这两种接触区内,轮齿受力情
5、况不同,轮齿在一对齿接触区受力大约是两对齿接触区的两倍。这样,在轮齿相继啮合时,轮齿将承受周期性变化的交变载荷,因而产生周期性振动而产生噪声。增大重叠系数,使同时参与接触的轮齿对数增加,可减少载荷的分配和啮合过程中载荷的变动。因此,确定齿部参数时尽可能增大重叠系数。重叠系数以取整数2或3最相宜,但考虑误差等因素的存在,允许重叠系数为1.8~1.9或2.8~2.9。增大重叠系数最有效的办法是增大齿顶高系数h*a。另外,减少齿形压力角an和齿轮模数mn,不但可增大重叠系数,而且由于齿根减薄,增大了轮齿的柔性,因而更容易吸收轮齿的振动。所有这
6、些都是降低齿轮噪声的有效措施。 3.增强轴的刚度和选择低噪声轴承 轴和轴承两种运转部件既是噪声源之一,又是固体传声媒介。设计轴时,其直径和长径比应保证在满负荷作用下,其总挠度和转角分别不超过0.15~0.13mm和0.000123弧度,以使轴具有足够的刚度,不致破坏齿轮的正常安装和啮合。轴承的精度和游隙对变速器噪声的影响是明显的,在高转速区(如常啮合齿轮副和超速档齿轮副),如选用较高级(D级)轴承时,其噪声较普通级轴承可降低1~2dB,不过这种D级轴承的价格要较普通级的高出2~3倍。近年轴承行业研制推出同等级别的低噪声轴承,价格
7、不高,我厂试验结果证明,降噪效果明显,一般可降低噪声1~3dB,应大力推广使用。 4.箱体的降噪设计 已有不少国内外厂家研究箱体对噪声的影响。研究成果表明,箱体的降噪设计是降低变速器噪声的另一个有效途径,潜力不小。如果条件允许的话,在变速器设计阶段,利用计算机进行分析,并且在样品试制期间,用仪器对已试制出箱体进行振动和固有频率的测量和分析,找出薄弱环节和部位,再予以修改设计,定有不小的收获。 a.箱体的形状应能使其刚度大、声辐射面积减少,避免大平面过渡。表面应设计成法向方法各异的小面连接,以降低箱壁振动和减少辐射能量。
8、b.改善箱体结构的动态特性,增加刚度,以避免箱体产生共振,使箱体振动幅度下降,从而达到降低结构辐射噪声的目的。 c.箱体各窗口如取力孔、倒档孔和顶部换档部位孔等的相对位置予以合理布置,并且以铸铁盖代替冲
