【正文】 CAE 方法建立的齒輪嚙合的動力學模型，其計算結果和試驗數(shù)據(jù)吻合。通過齒輪嚙合過程的分布計算，研究了齒輪的誤差激勵和剛度激勵 。 20xx 年 ， 通過齒輪模型，分析 了齒輪的摩擦性質，并給出了 FFT函數(shù)的形式的齒輪激勵的等值線，得出了齒輪的幾何參數(shù)的變化對齒輪嚙合激勵結果的影響 。 20xx 年， 發(fā)現(xiàn)了齒輪的動力載荷計算的新方法，通過對起支撐作用的軸承和齒輪的變形進行分析，來計算齒輪在運轉過程中的齒輪的嚙合特性。從計算結果發(fā)現(xiàn)，齒形變化是對齒輪的嚙合接觸有較大影響。 等學者認為齒輪參數(shù)的制造公差是齒輪系統(tǒng)的嚙合振動和傳動噪聲主要因素。通過研究軸承的剛度變化以及齒輪設計參數(shù)由于制造公差的影響對變速器振動的影響，指出軸承的剛度變化會對齒輪的嚙合剛度產 生影響，進而影響到變速器殼體的振動。并通過計算，得出了軸承的剛度變化對變速箱振動和噪聲的影響。 20xx 年， Yuan 等學者對齒輪傳動系統(tǒng)的傳遞誤差激勵進行了模擬。通過齒輪傳動系統(tǒng)的 CAE 模型，計算了齒輪傳動系統(tǒng)在不同誤差參數(shù)的激勵影響下的振動響應，結果表明，齒輪嚙合傳動系統(tǒng)的振動主要方向是橫向振動 。 在設備和軟件研制方面，國外企業(yè)對噪聲的研究相比國內企業(yè)走在前面。如英國的變速器虛擬原型仿真軟件 Romax，德國的 HEADacoustics 股份有限公司，Mueller BBM 公司，比利時的 公司等。 國內研究現(xiàn)狀 20xx 年以來，國內許多高校學者對齒輪嚙合特性進行了深入細致的研究。唐進元等學者通過多年的分析和研究，推導出來齒輪線外嚙合的剛度計算方法。并利用 Ansys 有限元法分析得出了沖擊速度，齒寬與沖擊力的數(shù)值關系和沖擊時間。 江西理工大學 20xx屆本科生課程設計（論文） 2 周長江等學者通過對線外嚙合的進一步研究，得出了摩擦力的特性關系，得出了在線外嚙合階段的準確結果，為修行、降噪提供了很好的理論工具。 吉林大學的梁杰等教授在對齒輪箱振動噪聲的分析研究中認為齒輪的制造誤差，裝配誤差是齒輪振動噪聲的主要原因，同時也指出 了通過振動分析，相干函數(shù)分析是找到齒輪振動噪聲故障問題的有力工具 。 課題的主要研究內容及研究意義 主要研究內容 通過對故障變速器振動信號的檢測和分析，找到產生噪音的異常部件，通過對制造數(shù)據(jù)和傳遞誤差計算結果的分析，進一步優(yōu)化齒輪參數(shù)，達到降低變速器噪音的目的。 在整個課題的調查和分析中，主要完成以下幾方面的工作 ： ? 故障變速器在臺架下線檢測系統(tǒng)中的振動信號的分析和診斷 ； ? 齒輪變速器在臺架下線檢測系統(tǒng)中的振動歷史數(shù)據(jù)分析 ； ? 齒輪加工歷史數(shù)據(jù)分析 ； ? Romax 的變速器系統(tǒng)建模及傳動誤差分析 ； ? 變速 器整車 Head Acoustic 測試分析和對比驗證 。 研究意義 通過對變速器齒輪噪聲的問題分析，以及齒輪優(yōu)化，進一步降低了變速器的齒輪噪音，提高了產品合格率，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經濟效益 .同時也為今后的變速器齒輪噪音的改善，奠定了良好的基礎。 論文的特點 該課題研究將虛擬仿真、故障信號分析與生產制造緊密聯(lián)系，有效地實現(xiàn)了齒輪分析和優(yōu)化，主要有以下幾方面的特點 : ? 通過 Reilhofer 系統(tǒng)的變速器臺架測試，提取故障變速器的振動信號，通過對故障振動信號的階次分析，快速識別出故障部位 。 ? 通過 Reilhofer 系統(tǒng)的客觀測試，獲取了該型號變速器在臺架檢測的所有振動數(shù)據(jù)，為下一步的故障分析、評價改進效果和故障監(jiān)控起到了重要作用 : ? 通過采用 Romax 的虛擬建模將齒輪的微幾何參數(shù)融入計算，通過對目標微幾何參數(shù)的隨機抽樣組合，對傳動誤差進行分析，完全模擬了在實際制造誤差條件下的實際裝配過程，為大批量制造條件下的齒輪優(yōu)化提供重要的參考信息。 江西理工大學 20xx屆本科生課程設計（論文） 3 第二章 定義 項目選題 項目小組經過討論及分析 ， 從 國內所生產 變速器的齒輪嘯叫 問題 出發(fā)， 確定選題 .項目小組擬通過 優(yōu)化某型 變速器的設計要求和改善 變速器 制造過程 從 而 達到減少齒輪嘯叫 的目的 ,從而提升國內變速器的質量， 減少汽車變速器的噪音，支撐 國內變速器產品進入全球市場 。 改進對象 某型汽車手動變速箱 。 項目目標 通過本項目團隊的 對該型變速器的齒輪嘯叫進行分析，測量。 三個月之內找出齒輪嘯叫的原因并 改進該變速器的性能和質量。 以期 達到國際先進水平。 項目 分析步驟 首先分析變速器的結構，找出噪音產生的機理，并搞清楚齒輪嚙合的動態(tài)激勵方式。一共有三種，分別是剛度激勵，誤差激勵，齒輪沖擊激勵。接下來對變速器的振動信號進行分析處理，通過對噪音這一故障產生的原因進行 分析，并采用適當?shù)姆椒ㄟM行處理，處理的方法有五種，分別是，同周期相加平均法，頻譜分析技術，到頻譜分析，細化譜分析，解調分析法。最后對變速器齒輪的頻率進行介次分析，并找出變速器的典型故障特征。 項目意義： 在城市中，交通噪聲約占各種聲源的 70%左右。長期生活在這樣的噪音環(huán)境中，就會得 “ 噪音病 ” 。噪聲會損傷聽力。人短期處于噪聲環(huán)境時，即使離開噪聲環(huán)境，耳朵也會發(fā)生短期的聽力下降，但當回到安靜環(huán)境時，經過較短的時間即可以恢復。一般情況下， 85分貝以下的噪聲不至于危害聽覺，而 85 分貝以上則可能發(fā)生危險。統(tǒng)計表 明，長期工作在 90 分貝以上的噪聲環(huán)境中，耳聾發(fā)病率明顯增加。專家指出： “ 汽車對環(huán)保造成的最大危害之一是噪音污染，這一問題必須引起特殊關注。 ” 汽車的噪聲源有多種，例如發(fā)動機、變速器、驅動橋、傳動軸、車廂、玻璃窗、輪胎、繼電器、喇叭、音響等等都會產生噪聲。 其中，變速器的齒輪嘯叫 噪聲是 最 主要的 。因此，用 DMAIC 模型來減少汽車變速器的噪音意義重大，將會很大程度的減少城市汽車噪音污染，改善人類的生存環(huán)境，提升人類的健康水平 。 江西理工大學 20xx屆本科生課程設計（論文） 4 第 三 章 測量 測量噪音時的注意事項 首先不要輕易將汽車變速器拆離整車再去 查找噪音異常聲響故障原因。因為汽車變速器的噪音異常聲響故障與發(fā)動機、傳動軸及變速器內部的機械部分都有關系，出現(xiàn)噪音異常聲響故障的可能原因和部位很多，采用排除法查找比較快速高效。因此要把變速器放在整車上進行測試，弄清是哪一方面產生的故障和故障的大致部位。 汽車變速器噪音異常聲響故障 的查找方法與步驟 1) 檢查潤滑油加入量和牌號是否符合標準，潤滑油清潔度是否符合要求，如合格則排除潤滑油原因。 2) 用千斤頂支起汽車后輪離地，將汽車變速器置于空檔，分離開離合器，發(fā)動機轉動，如果沒有噪音異常聲響故障則可排除汽車發(fā)動機原因 。 3) 掛上汽車前進檔正常運行一段時間后突然緊急制動。沒有噪音異常聲響和強烈振動，則排除汽車傳動器的原因。 4) 汽車離合器結合后汽車噪音異常聲響，到此可判定原因在汽車變速器上，然后通過掛脫檔試驗判斷汽車變速器是空檔還是前進檔噪音異常聲響，或者二者兼而有之，至此可拆卸下汽車變速器進一步檢測。 檢測 1) 首先檢測齒輪副裝配質量包括齒輪副的軸向或徑向間隙是否合格，有無卡滯、咬死等情況；同步器是否異常磨損，有無卡滯、咬死等情況。 2) 排除這些原因以后，再檢測各配合齒輪的制造質量，包括如齒形誤差、齒向誤差等，若有條件，最好能 采用雙嚙儀進行綜合檢測。 3) 判斷如能排除，汽車變速器空檔噪音異常聲響可能、且絕大多數(shù)是變速器殼體制造質量超差引起的。 4) 如是汽車變速器前進檔噪音異常聲響，只需檢測該前進檔配對的齒輪副的裝配質量和齒輪制造質量，如非齒輪問題，絕大多數(shù)汽車變速器前進檔噪音異常聲響是軸承磨損超差引起的，更換相應軸承一般可解決。 汽車變速器噪 音 的測量 數(shù)據(jù)及處理 為表述方便，把有異響的汽車變速器編為 A，無異響的汽車變速器編為 B。 首先， A、 B 兩臺汽車變速器先后裝在同一輛試驗車上并置于空檔中，在距離汽車變速器總成前部的左、右、下 3 個 方向和后部的左、右、下 3 個方向各300mm 處使用 HS5633 數(shù)字聲級計并以 A 計權頻特性測量結合和分離離合器時噪聲 (表 3表 32)，環(huán)境噪聲 A聲級值為 59． 5dB。 江西理工大學 20xx屆本科生課程設計（論文） 5 表 31 編號為 A的汽車變速器噪聲（ A聲級） 變速器 A 分離 結合 結合相對于分 離 前部 左 無異響 有異響 右 無異響 72 有異響 下 70 無異響 71 有異響 1 后步 左 無異響 70 有異響 右 無異響 71 有異響 下 無異響 有異響 表 32 編號為 B的汽車變速器噪聲（ B聲級） 變速器 A 分離 結合 結合相對于分 離 前部 左 無異響 70 有異響 右 無異響 有異響 下 無異響 70 有異響 后步 左 無異響 有異響 右 無異響 有異響 下 無異響 有異響 汽車變速器置于空檔，離合器接合后汽車變速器輸入軸帶動汽 車變速器中的4個前進檔齒輪副旋轉，也即帶動 8個常嚙合齒輪一起旋轉，如其中某一齒輪精度超差，都會造成齒輪傳動不平穩(wěn)，在高速轉動中產生沖擊，出現(xiàn)噪聲和震動，因此，測量了汽車變速器 A、 B的 8個齒輪的徑向綜合誤差、齒形誤差、齒向誤差、公法線平均長度及齒輪副裝配間隙 (表 3 3 35)。 表 33 齒輪的徑向綜合誤差 mm 齒輪名稱 技術要求 變速器 A 變速器 B 配合名稱 技術要求 變速器A 變速器 B Ⅰ檔齒 Ⅰ檔齒 Ⅱ檔齒 Ⅱ檔齒 Ⅲ檔齒 Ⅲ檔齒 一軸齒輪 Ⅳ檔齒 江西理工大學 20xx屆本科生課程設計（論文） 6 表 34 各檔齒輪的齒形、齒向誤差和公法線平均長度 mm 齒輪名 測量項目 技術要求 變速器 A 變速器 B Ⅰ檔齒 公法線平均長度 ～ ～ ～ 齒形公差 齒向公差 Ⅱ檔齒 公法線平均長度 ～ ～ ～ 齒形公差 齒向公差 Ⅲ檔齒 公法線平均長度 ～ ～ ～ 齒形公差 齒向公差 中間值上配對齒輪副 Ⅰ檔齒 齒形公差 齒向公差 Ⅱ檔齒 齒形公差 齒向公差 Ⅲ檔齒 齒形公差 齒向公差 Ⅳ檔齒 齒形公差 齒向公差 表 35 汽車變速器 A和 B裝配間隙 mm 測量項目 技術要求 變速器 A 變速器 B Ⅰ檔齒輪軸向間隙 ～ Ⅰ檔齒輪副側隙 ～ Ⅱ檔齒輪軸向間隙 ～ Ⅱ檔齒副側隙 ～ Ⅲ檔齒輪軸向間隙 ～ Ⅲ檔齒副側隙 ～ 輸入軸側隙 ～ 從表 3 3 35中可知汽車變速器總成中的各檔齒輪軸向間隙和齒輪副側隙均符合技術要求，說明間隙裝配合理，無卡滯、磨擦和咬死等情況出現(xiàn)；齒輪徑向綜合誤差符合技術要求，說明齒輪在一周期內運動平穩(wěn)無沖擊；齒形和齒向誤差基本符合技術要求，說明齒輪副之間接觸良好。 汽車變速器殼體前端與發(fā)動機聯(lián)接，汽車變速器的一軸通過軸承支承于發(fā)動機曲軸的中心孔內。汽車變速器殼體前端面對軸心線垂直度超差會造成一軸軸承江西理工大學 20xx屆本科生課程設計（論文） 7 孔與曲軸中心孔軸心線以及一、二軸軸心線不 同軸，造成在傳動過程中變速器嚙合齒輪及支承軸承受 力不均，破壞各齒輪副的配合精度，從而導致汽車變速器噪音異常聲響。表 36 是對 AB兩車變速器殼體的檢測結果，從表 36 中可知有噪音異常聲響的汽車變速器 A 垂直度超差 ，垂直度合格的汽車變速器 B則無噪音異常聲響。 表 36 汽車變速器殼體檢測結果 mm 序號 測量項目 技術要求 變速器 A 變速器 B 1 前端面對軸心線的 垂直度 2 前后端面平面度 3 前端兩定位稍孔中 心距 177。 4 前端面兩定位稍孔 對軸心距的距離 155177。 5 一、二軸孔與中間軸 孔軸心線平行度 結合多次解體汽車變速器檢測發(fā)現(xiàn) ： 汽車變速器殼體的一、二軸軸心線對前端面的垂直度只要達到 0． 15mm 以上就會引起汽車變速器噪音異常聲響。 江西理工大學 20xx屆本科生課程設計（論文） 8 第四章 分析 變速器結構 圖 41變速器結構 變速器振動噪音機理 從圖 41 中可以看出，變速器由于不可避免的制造和安裝誤差，必然會引起齒輪嚙合過程中的振動和