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变速器齿轮振动机理及修形减振降噪方法

岳会军 张尧 李洪彪 张敬 单红波

岳会军, 张尧, 李洪彪, 等 . 变速器齿轮振动机理及修形减振降噪方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(10): 2003-2010. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0814
引用本文: 岳会军, 张尧, 李洪彪, 等 . 变速器齿轮振动机理及修形减振降噪方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(10): 2003-2010. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0814
YUE Huijun, ZHANG Yao, LI Hongbiao, et al. Transmission gear vibration mechanism and modification method for vibration and noise reduction[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(10): 2003-2010. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0814(in Chinese)
Citation: YUE Huijun, ZHANG Yao, LI Hongbiao, et al. Transmission gear vibration mechanism and modification method for vibration and noise reduction[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(10): 2003-2010. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0814(in Chinese)

变速器齿轮振动机理及修形减振降噪方法

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0814
基金项目: 

国家科技支撑计划 2011BAG09B00

详细信息
    作者简介:

    岳会军, 男, 博士。主要研究方向:机械传动、传动系统的振动与噪声分析

    通讯作者:

    岳会军, E-mail: yuehuijun87@sina.com

  • 中图分类号: TH132.413;U463.212

Transmission gear vibration mechanism and modification method for vibration and noise reduction

Funds: 

National Key Technology Research and Development Program of China 2011BAG09B00

More Information
  • 摘要:

    以某款自动变速器为研究对象,对齿轮振动机理和斜齿轮修形减振降噪方法开展深入研究。采用SimulationX仿真和试验方法,确定对系统振动贡献量最大的齿轮对;采用有限元法进行内部激励详细分析,包含传递误差、接触斑点、啮合冲击和轮齿的热变形;在考虑齿轮温度场影响前提下,以传递误差波动小、消除啮合冲击和齿面接触状态良好为优选目标,经大量仿真结果对比,确定修形方案。修形后试验结果表明,齿轮修形方案可行,改善了齿轮传动状态,有效地减小了变速器的振动噪声。

     

  • 图 1  8AT结构图

    Figure 1.  8AT structure diagram

    图 2  8AT仿真模型

    Figure 2.  8AT simulation model

    图 3  3挡相对能量损失

    Figure 3.  Relative energy loss of Gear 3

    图 4  整车试验和台架试验

    Figure 4.  Vehicle test and bench test

    图 5  3挡振动信号频谱图和缓慢加速噪声

    Figure 5.  Vibration signal spectrogram and slow acceleration noise of Gear 3

    图 6  挡加载20 N·m阶次谱图和噪声切片图

    Figure 6.  Order spectrum and noise slice image of Gear 3 with 20 N·m load

    图 7  齿面和齿根网格划分细密图

    Figure 7.  Network partition of tooth surface and tooth root

    图 8  修形前传递误差曲线

    Figure 8.  Curve of transmission errors before modification

    图 9  修形前主动轮接触斑点图

    Figure 9.  Contact spot for driver before modification

    图 10  修形前齿根应力变化图

    Figure 10.  Variation diagram of tooth root stress before modification

    图 11  温度场分析有限元网格

    Figure 11.  Finite element meshes for temperature field analysis

    图 12  温度场分析结果

    Figure 12.  Results of temperature field analysis

    图 13  8AT模型

    Figure 13.  8AT model

    图 14  修形后传递误差曲线

    Figure 14.  Curve of transmission errors after modification

    图 15  修形后主动轮接触斑点图

    Figure 15.  Contact spot for driver after modification

    图 16  修形后齿根应力变化图

    Figure 16.  Variation diagram of tooth root stress after modification

    图 17  修形前后噪声水平对比

    Figure 17.  Comparison of noise level before and after modification

    图 18  齿轮10接触情况试验结果

    Figure 18.  Test results of contact status for Gear 10

    表  1  部件编号

    Table  1.   Serial number of components

    部件编号 部件
    1 太阳轮-行星轮啮合(行星排1)
    2 齿圈-行星轮啮合(行星排1)
    3 太阳轮-行星轮啮合(行星排2)
    4 齿圈-行星轮啮合(行星排2)
    5 太阳轮-行星轮啮合(行星排3)
    6 齿圈-行星轮啮合(行星排3)
    7 齿轮5-齿轮8啮合
    8 齿轮4-齿轮7啮合
    9 齿轮6-齿轮10啮合
    10 齿轮2-齿轮11啮合
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    表  2  齿轮参数

    Table  2.   Parameters of gears

    参数 齿轮6(主动轮) 齿轮10(从动轮)
    模数/mm 1.3 1.3
    齿数 61 132
    压力角/(°) 17.5 17.5
    螺旋角/(°) 18(左旋) 18(右旋)
    齿侧间隙 0.075 0.075
    变位系数 -0.077 0.150
    齿顶圆直径/mm 86.3 184.38
    齿根圆直径/mm 77.72 176.8
    齿宽/mm 15 14
    齿轮内径/mm 67.5 63
    中心距/mm 132 132
    扭矩/(N·mm) 178000 178000
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    表  3  齿轮温度场计算参数

    Table  3.   Parameters for calculating gear temperature field

    参数 数值
    黏度/(m2·s-1) 1.00×10-5
    热传导系数/(W·(m·K)-1) 0.1322
    比热/(J·(kg·K)-1) 2100
    密度/(kg·m-3) 845
    动力黏度/(MPa·s) 8.45
    导温系数 7.450×10-8
    Prandtl数 134.23
    弹性模量/Pa 2.06×1011
    综合弹性模量/Pa 2.25×1011
    齿面粗糙度/μm 0.8
    粗糙度因子 6.698
    热膨胀系数/℃-1 1.2×10-5
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    表  4  齿向修形方案

    Table  4.   Modification scheme of tooth trace

    倾斜量/μm 鼓形量/μm
    0 1 21
    0 0-0 0-1 0-21
    1 1-0 1-1 1-21
    7 7-0 7-1 7-21
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    表  5  齿廓修形方案

    Table  5.   Modification scheme of tooth profile

    滚转角/(°) 修形量/μm
    1 2 27
    11.3 11.3-1 11.3-2 11.3-27
    12.3 12.3-1 12.3-2 12.3-27
    13.3 13.3-1 13.3-2 13.3-27
    14.3 14.3-1 14.3-2 14.3-27
    15.3 15.3-1 15.3-2 15.3-27
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-10-19
  • 录用日期:  2016-11-11
  • 刊出日期:  2017-10-20

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