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电动汽车减速箱齿轮噪音控制的几种方式

2019-05-11来源:今日银川

作者:闵义权

来源:博望实验室

在新能源电动汽车齿轮箱中,对于齿轮箱的噪音,是大家比较特别的厌恶的。那么接下来我们来谈谈几种齿轮噪音控制的方式和方法。

1、提高齿轮表面的粗糙度

提高齿面的粗糙度,有利于降低齿轮的啮合噪音,为了提高齿面表面粗糙度,在一般意义的滚齿之后,对齿轮加工要加上桁齿,甚至磨齿工艺。

2、提高齿轮精度等级

提高齿轮精度等级是最重要的方式之一,提高齿轮的精度等级,有利于提高齿轮齿距累积公差,齿向公差、齿轮的径向跳动、齿形公差、螺旋线偏差。使

得齿轮啮合的传动准确性、传动平稳性、承载均匀性提高,有利于降低齿轮噪音。

传动准确性:齿距累积总偏差 Fp

传动平稳性:单个齿距偏差fpt

             齿廓总偏差 Fa

承载均匀性:螺旋线总偏差Fβ

3、齿轮修缘

齿轮传动由于受到制造和安装误差,齿轮受收到一定的弹性变形,在齿轮啮合过程中,会受到冲击、振动、偏载,仅仅靠提高齿轮精度等级和安装是不可能满足齿轮高性能要求的。并且会大大增加齿轮的制造成本,因此我我们需要对齿轮齿向或者齿廓进行一定的修形,提高齿轮承载能力,并且减少冲击,降低齿轮的啮合噪音。

4、齿轮齿数设计

设计一对啮合齿轮时候,通常让两个齿轮互为质数,并且传动比不为整数,齿轮传动时候,可避免齿轮制造误差反馈到传动系统上而造成振动和噪音。

5、齿轮螺旋角设计

斜齿轮的传动噪音要比直齿轮传动噪音要低,是因为齿轮啮合斜齿轮是逐渐的齿轮相互啮合,而不像直齿轮直接的啮合。随着β角度的增大,齿轮的噪音会降低,一般齿轮螺旋角8°—15°,为了设计需要可适当加大,随着螺旋角加大,齿轮轴刚性差的情况下,会加剧振动和轴承的承载能力,噪音反而会上升。

6、齿轮结构设计

对于同样的齿轮参数的情况下,不同齿轮结构的传动,噪音是不一样的,对于齿轮设计选择应以厚而小的齿轮为主。

7、滑动率相等设计

齿轮齿廓间的相对滑动严重,齿轮的齿面磨损严重,容易产生啮合噪音,通过改善齿轮参数设计,设计成等滑动率齿轮,

8、重合度设计

为了保持齿轮传动稳定性,变位齿轮的重合度随着啮合角度增大而减小,齿轮的啮合噪音随着重合度的增大而降低,在重合度接近2时候,噪音会减小的幅度较快。

9、采用正变位设计

提高的齿轮的接触强度,提高齿轮抗弯曲变形能力

10、过渡曲线不干涉设计

齿轮啮合时候,如果一齿轮的齿顶进入另一个齿轮的齿根过渡曲线部分,那么就会产生过度曲线干涉。

11、齿宽设计

在满足齿轮强度的要求下,因尽量降低齿轮的齿宽,齿轮的齿宽增加,虽然齿轮的抗弯曲能力增强,但是由于制造和安装精度,会是的噪音增加

12、齿轮的齿侧间隙设计

齿轮间隙设计过大,容易产生冲击,齿轮间隙过小,齿轮排气速度增加,会导致振动加大,正反转频繁时候,把齿轮间隙设计小点。

13、齿轮模数选择

在传动负载较大场合,为了提高齿轮抗弯曲能力,通常把齿轮模数取值大点,噪音小点,

14、齿轮材料选择

改变齿轮的阻尼,增加齿轮的阻尼,可以有效的降低齿轮传动的噪音,在齿轮体上附加弹性阻尼材料,

15、齿轮油选择

选择粘度较大的齿轮油,增加阻尼,减少齿面划伤和磨损。

16、轴承选择

选择振动加速度和精度稍高的轴承,但是成本会相对增加。

球轴承噪音比圆锥滚子噪音低,满足齿轮箱寿命情况下,优选着球轴承 

17、减速箱设计

齿轮箱体作为噪音的主要辐射面,将噪音辐射出去,为了达到箱体降噪,控制外来的激振与箱体的固有频率一样时候,会发生共振声音,

  1. 合理加筋

  2. 采用铸铁材料

  3. 箱体壁加厚

18、减速箱装配精度

良好的安装操作和经验,更加利于减速箱噪音的提高。

案例:下面我们以案例说明等滑动率,过渡曲线不干涉,齿宽来简要说明。

输入电机转速n=3300-3400r/min,电机峰值转矩30N.M。齿轮箱速比i1=9.7 i2=23两档手动变档。行驶时速在快档可以达到3040 Km/h。负载可以达到700KG。该齿轮箱应用于山区拉载重物可以迅速爬坡类型。

齿轮加工5级精度要求 

m=1.5Z=13,β=9°,Xn=0.44d=19.74Da=24.07  B=15mm

m=1.5Z=49,β=9°,Xn=-0.49d=74.41Da=75.92  B=10mm

齿轮中心距:47±0.01

  1. 这样的变位系数取值,就是等滑动率设计。

  2. 过渡曲线不干涉

  3. 齿宽比例系数: 10/47=0.2    小齿轮比大齿轮宽35mm

以上好多的所列项目,还是依据旧产品的特性和经验而设计。还需要借助比如Romax等这样的软件,进行强度校核、修缘、轴承校核。

载荷频谱分析。箱体有限元分析等。更加合理的设计箱体和齿轮,降低噪音。

比如下图的齿轮修缘后的齿轮接触示意图。



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