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齒輪表面波紋度對齒輪噪聲的影響

日期:2025-04-17 14:05
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摘要: 一、故障現(xiàn)象: 電動(dòng)汽車減速器產(chǎn)品在研發(fā)批產(chǎn)前階段,EOL下線測試臺(tái)上階次噪聲表現(xiàn)如上圖所示,出現(xiàn)二級(jí)主減齒輪副一倍11.7階、二 倍23.5階 和 三 倍 35.2階尖峰 常階次。。經(jīng)過現(xiàn)場更換齒輪排查試驗(yàn)確認(rèn),是中間軸上主動(dòng)齒輪的問題。 減速器總成下線監(jiān)測階次譜 波紋異常齒面三維表面形貌檢測圖 上圖是該齒輪表面三維形貌圖,應(yīng)用英國TAYLOR HOBSON泰勒霍普森表面形貌儀(粗糙度輪廓儀)檢測,從齒頂?shù)烬X根并沿著嚙合對角線方向,可以發(fā)現(xiàn)隱藏在粗...

一、故障現(xiàn)象:

電動(dòng)汽車減速器產(chǎn)品在研發(fā)批產(chǎn)前階段,EOL下線測試臺(tái)上階次噪聲表現(xiàn)如上圖所示,出現(xiàn)二級(jí)主減齒輪副一倍11.7階、二 倍23.5階 和 三 倍 35.2階尖峰 常階次。。經(jīng)過現(xiàn)場更換齒輪排查試驗(yàn)確認(rèn),是中間軸上主動(dòng)齒輪的問題。

減速器總成下線監(jiān)測階次譜


波紋異常齒面三維表面形貌檢測圖

 

上圖是該齒輪表面三維形貌圖,應(yīng)用英國TAYLOR HOBSON泰勒霍普森表面形貌儀(粗糙度輪廓儀)檢測,從齒頂?shù)烬X根并沿著嚙合對角線方向,可以發(fā)現(xiàn)隱藏在粗糙度成分之中的波紋度曲線,如圖中圈出的兩個(gè)波峰和一個(gè)波谷,波峰波谷輪廓算術(shù)平均高度在20um 左右,一個(gè)波峰或波谷寬度在10mm 左右,一個(gè)齒面嚙合過程中,構(gòu)成三次波形階躍式激勵(lì),即存在與其齒數(shù)相關(guān)的一倍、二倍和三倍頻階次。

波紋異常齒面?zhèn)鬟f誤差曲線檢測圖

 

上圖是該齒輪齒面?zhèn)鬟f誤差曲線檢測圖,應(yīng)用齒面接觸計(jì)量儀檢測(齒輪測量中心),該圖中可以直觀地看出,每個(gè)大 波形表示一個(gè)齒節(jié),由一個(gè)齒輪的三個(gè)相同齒節(jié)組成,其傳遞誤差值TE大 約 在0.004mm。該傳遞誤 差曲線檢測圖,與三維形貌圖相對應(yīng),如圖中圈出的分叉波形,也是由兩個(gè)波峰和一個(gè)波谷組成。

 

綜合以上分析可以得出,齒面波紋度與齒面?zhèn)鬟f誤差,這兩者之間存在較強(qiáng)相關(guān)一致性,即波紋度誤差可以構(gòu)成一種波形階躍激勵(lì)。另外,結(jié)合該問題現(xiàn)場分析與驗(yàn)證結(jié)果可知,只有當(dāng)該齒輪磨齒加工發(fā)生異常抖動(dòng),齒面波紋度相比齒輪副其它激勵(lì)源比較突出時(shí),才會(huì)構(gòu)成較為突出的倍頻階次或明顯的齒輪嘯叫噪聲。

 

二、機(jī)理分析:

對于任何一個(gè)連續(xù)回轉(zhuǎn)類摩擦副,其表面波紋度都可以構(gòu)成以每一轉(zhuǎn)為一個(gè)周期的幾何形狀的誤差激勵(lì),且該連續(xù)回轉(zhuǎn)的幾何誤差激勵(lì)可以分解為一系列不同大小波形組成的階躍式激勵(lì)。可以對任一周期類的誤差激勵(lì)進(jìn)行傅里葉變換,提取主要的激勵(lì)階次,與電磁力分解原理一樣。

當(dāng)每個(gè)輪齒面都有一個(gè)“中凹”情形,且“中凹”相對其它激勵(lì)較大為主的情況,主要的噪聲階次為第 一主階次,還有齒面劃傷等。

實(shí)測齒形誤差曲線

當(dāng)齒面發(fā)生“S”形波紋時(shí),則該波形形成的主階次并不一定與主動(dòng)齒輪齒數(shù)z相同或成整數(shù)倍關(guān)系,因加工的各種原因,“S”形組成的波峰波谷個(gè)數(shù)與主動(dòng)齒輪齒數(shù)始終成一個(gè)固定比例關(guān)系,且通常情形下為分?jǐn)?shù)值比例關(guān)系,通常被行業(yè)內(nèi)稱 之為“鬼階”。

 

三、改善對策:

通過在磨床上改進(jìn)該磨齒工藝后,齒面波紋度參數(shù)基本可控制在波紋輪廓算術(shù)偏差 Wa≤13um 和波紋輪廓陡度 Wku≤4.0范圍。

如果要消除波紋度階次噪聲,則需要將波紋度幅值降到其它激勵(lì)源幅值之下,至少讓它不要成為主要突出激勵(lì)。

 

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