基于齿轮修形的汽车变速器齿轮啸叫噪声改善研究

    齿轮啸叫噪声是汽车变速器噪声的主要来源之 一．在齿轮传动过程中，由于存在齿轮传动误差、弹性变形等因素，使得齿轮副在相互啮入、啮出时，偏离了理论啮合线，从而导致轮齿干涉、冲撞，进而产生激振力，引起传动机构的振动．在振动传动到变速箱外部结构的过程中产生共振而引发啸叫噪声［１－２］．对于齿轮副的非正常啮合，仅仅依靠提高齿轮的制造和安装精度来改善齿轮传动质量往往不能满足要求，而且会增加齿轮的制造成本；齿形修形，可将发生干涉的部分进行适量修除，改善齿面的接触，使传动变得平稳．研究表明，齿轮修形是降低变速器齿轮啸叫噪声的一种有效的途径．

    １　齿轮修形及仿真分析方法

    １．１　齿形修形

    为了消除由弹性变形以及误差因素所引起的轮齿啮入、啮出冲击，需将接触齿对中发生干涉的部分进行适量修除，即为齿形修形［３］．

    齿形修形有多种方式，将靠近齿顶的一部分材料去除掉，称为齿顶修缘；将靠近齿根的一部分材料去除掉，称为齿根修形．对于一对齿轮副可以分别对两个齿轮进行齿顶修缘，也可对其中一个齿轮同时进行齿顶修缘和齿根修形［４］，两种方式可取得同样的效果．但由于齿根修整会使齿根强度减弱，通常采用前一种修形方法．

    由于齿轮加工误差造成齿形凸凹不平，尤其是中凹形齿形在一对齿的啮合过程中会发生两次冲击，因此在实际应用中，常采用齿形鼓形修形以改善齿轮表面接触，提高齿轮的承载能力．

    １．２　齿向修形

    齿轮承受载荷后，由于受齿轮体和轴的弯曲扭转等弹性变形、齿轮制造误差及箱体变形的影响，会引起齿轮齿向载荷分布不均匀，造成载荷偏向轮齿一端，降低齿轮的承载能力．通过对齿轮齿向方向进行合理的微观修整，能够改善载荷在齿向的分布，使齿轮啮合更平稳．

    １．３　仿真模型及分析方法

    借助于Ｍａｓｔａ仿真软件，以某变速器主减速齿轮副为研究对象，重点开展修形参数对齿轮传动机构特性的影响研究，以寻求降低啸叫噪声的最佳方案．

    运用Ｍａｓｔａ仿真软件中包含几何、强度设计以及受载齿面接触分析ＬＴＣＡ（ｌｏａｄｅｄ　ｔｏｏｔｈ　ｃｏｎｔａｃｔａｎａｌｙｓｉｓ）在内的高级ＬＴＣＡ模块，建立目标变速器传动机构的三维模型，模型包括齿轮、轴、轴承、差速器及变速器壳体等零件．其中材料、尺寸及位置关系均与实际情况一致．变速器和差速器壳体的刚度由有限元软件Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ及Ａｎｓｙｓ计算得到．主减速齿轮副参数如表１所示［５］．