Romax在变速箱设计及优化方面的主要应用
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齿向优化界面：
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经过理论研究，输入最佳修形量并进行优化。由于现在还不具备完整 的理论推导，只初步经过尝试输入一个修行量，单位长度载荷减小，验证 结果如下：
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1.3.2 齿廓修行
由上图可以看出， 齿轮在双齿啮合与单齿啮合的载荷突变十分明 显。为了减小这个突变，对轮齿进行齿廓修形，按下图进入齿廓修形 界面：
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经过尝试,修形后轮齿载荷分布、谐响应及传递误差 分别如下图所示：
修行后的载荷分布图
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优化后齿轮谐次响应
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修行后齿轮传递误差（31.28-23.28=8um）
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1.4 结论
轮齿经修形后，最大单位长度载荷、传递误 差、谐次响应都有了很大程度的下降，这对提高 轮齿的承载能力，减小啮合噪声都有很大的作用。
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Romax里可以对整个齿轮箱进行载荷谱分析，这样会可以直 接调出轴承、齿轮的分析报告，界面如下图所示：
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分析报告如下图所示：
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三、利用Romax对变速箱轴进行啸叫分析
3.1 减小齿轮传动误差来减小啸叫声
从以往的研究可知，传递误差（Transmission Error） 是引起变速箱啸叫声的根本原因。传递误差与齿轮啮合振动及 啸叫噪声声压级成比例关系。要消除或者减小啸叫声，可以从 减小传递误差入手。
变速箱箱体首先通过 Catia 三维建模，通过Hypermesh 生成有限元模型，并通过节点缩聚连接到主轴承上。最后保 存为.dat 格式的文件，以备在 Romax Designer中使用。
同样在Romax里对齿轮箱进行建模，之后分别对变速箱箱 体和齿轮传动系统进行啸叫分析，得到其前几阶模态，然后 对比分析。
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目前我们接触的M3降低啸叫噪声的项目，就可以通过噪音 和振动多路传感器测试，以及采用阶次分析技术对变速器、 发动机和整车相关部位进行测试分析，确认异常啸叫噪声的 来源。并通过对不同部位的测试数据的相干性分析找到啸叫 声主要的传递路径；确认啸叫噪声来源。
之后运用 Romax 软件，对齿轮接触区进行理论分析，验 证理论分析与实际测试的一致性，在 Romax专业软件中通过 齿形微观修形的方式，调整螺旋角、压力角、鼓形量、齿顶 修缘等参数，寻找降低齿轮传递误差、降低接触应力的方案。 经样件试制、整车测试验证，验证新方案措施对改善啸叫噪 音的效果，观察车内噪声品质是否有所改善。
介绍Romax在变速箱设计及优化方 面的主要应用
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汇报内容主要包括三部分： ➢ 利用Romax进行齿轮强度分析及齿形优化 ➢ 利用Romax对变速箱轴及轴承进行分析 ➢ 利用Romax对变速箱啸叫分析
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一、利用Romax进行齿轮强度分析及齿形优化
1.1用Romax软件建模过程 用Romax软件建立换挡机构的过程，按先后顺序建立轴、轴承、齿
最终建立完成的三维模型如下图所示：
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换挡机构建立完成后，建立工况，设置每个工况下的载荷：
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1.2 齿轮强度分析
以1档输出齿轮为例进行分析。分析结果如下图所示， 轮齿弯 曲应力、接触应力如图：.
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一档输出齿轮强度分析结果如下表所示：
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1.3 齿形优化过程
由于轴、轴承、齿轮的变形及受载，必然 导致轮齿变形及错位，减小单位啮合长度的最大载 荷及传递误差（减小啮合噪声），对轮齿进行齿向 及齿形修形，这样可以有效减小啮合线单位长度上 的载荷，减小载荷突变，可减小啮合噪声。
齿轮微观修形可以最大程度地补偿上述情况 产生的误差，从而得到较理想的齿轮啮合质量， 使齿面上的载荷呈均布状态，并能提高齿轮的疲 劳寿命，降低齿面磨损。Romax 软件提供了一个 齿面微观几何分析技术平台，运用其微观几何分 析模块可以直观地分析齿面载荷分布、轮齿强度 等情况，进而设计出最优化的修形参数。
因此我们可以采用第一部分所讲的齿廓修形作为减小轮齿 啮合激励的有效手段，用于消除轮齿的啮入和啮出冲击并最大 限度地减小齿轮传动误差的波动，实现减小振动的目标。可通 过齿轮修形以减小齿轮传递误差，并对传递误差的仿真结果与 测量结果进行对比，验证两者的关联性。
目前对于齿轮箱啸叫的研究，主要集中在应该如何使传 递误差减小的方面。
图1 传递误差分析
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图2 齿轮啮合特性分析界面
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图3 齿轮啮合特性分析界面
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图4 齿轮单位啮合长度的载荷分布
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图5 齿轮谐次响应
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图6 齿轮传递误差（26.15-13.72=12.43um）
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由图4可以看出，齿轮所受载荷在齿向分布上存在严重的分布不均， 因此有必要对齿向进行修形。按下图进入轮齿优化界面：
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二、利用Romax对变速箱轴及轴承进行分析
Romax可以对各个档位进行轴的静态分析，并查看轴承是否 有超载的情况。 轴与轴承分析界面如下图所示：
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轴的静态分析将计算齿轮箱部件在各个载荷工况下所受的 力、力矩、偏移量和应力。分析结果如下图所示：
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轴承静态分析结果采用了ISO寿命、ISO损伤、Adjusted损伤 和Load Zone Factor的方式进行表达。分析结果如下图所示：
谢谢！
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第一部分已经讲述通过齿轮微观修行降低传动误差的分析， 不再赘述。
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3.2 分析箱体和齿轮传动系统的各阶模态是否存在共 振频率来研究啸叫分析
箱体的振动是变速箱噪声的主要来源，对箱体进行模态 分析可以得到箱体的固有频率和固有振型。利用固有振型图 可以比较直观的看到变速箱箱体在某阶频率下的振动形态， 直观的分析减速器的动态特性，因此对箱体的模态分析是非 常有必要的。
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变速箱箱体的模型如下：
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3.3结论分析
通过对比箱体和齿轮传动系统的各阶频 率，观察其是否存在共振频率。
根据箱体有限元模态分析结果得到非零 模态频率的范围, 然后与减速器齿轮啮合振 动频率、电机的振动频率相比, 观察减速器 箱体的固有频率是否完全避开了共振区, 是 否会发生共振。
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对齿轮副进行齿面微观优化修形，并对优化 修形前后齿面载荷分布均匀性、齿面接触和齿根弯 曲强度安全系数等参数进行对比。对比结果表明， 通过优化修形可以使齿面载荷分布更加均匀，提高 齿面接触和齿根弯曲强度，进而达到增加齿轮寿命 的目的。
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1.3.1 齿向修行
由于轴、轴承、 齿轮的弹性变形导致 齿轮啮合偏斜，从而 使齿轮在齿向方向上 承载载荷不均匀。先 按图1所示进入传递误 差分析界面，继而进 入图2、图3所示，按 图中步骤进行操作。 未修行前齿轮的齿向 载荷分布、谐次响应、 传递误差分别如图4~ 图6。
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Romax 软件内嵌动力学分析模块如下图所示，可以完成齿轮箱系统 固有频率及固有振型的求解，通过 振动噪声分析模块可以查看求解结 果。利用动力学分析模块可求解动力模块传动系统在各档工况下的前几 阶固有频率。
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分别对变速箱壳体及变速箱齿轮传动系统进行模态分析，分 析界面如下图所示：
齿轮传动系统模态分析
轮，然后装配到一起，最后设置边界条件，建立分析工况。依据相关 参数，把换挡机构的主轴、副轴全部建完。装配完成的输入轴如下：
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将输入、输出轴建立完成后，彼此相互独立，无空间关系。需要通过 定义轴坐标原点的相对坐标来定义轴在齿轮箱中的位置。轴的相对位置必 须预先计算准确以确保齿轮能准确啮合。
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齿向优化界面：
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经过理论研究，输入最佳修形量并进行优化。由于现在还不具备完整 的理论推导，只初步经过尝试输入一个修行量，单位长度载荷减小，验证 结果如下：
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1.3.2 齿廓修行
由上图可以看出， 齿轮在双齿啮合与单齿啮合的载荷突变十分明 显。为了减小这个突变，对轮齿进行齿廓修形，按下图进入齿廓修形 界面：
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经过尝试,修形后轮齿载荷分布、谐响应及传递误差 分别如下图所示：
修行后的载荷分布图
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优化后齿轮谐次响应
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修行后齿轮传递误差（31.28-23.28=8um）
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1.4 结论
轮齿经修形后，最大单位长度载荷、传递误 差、谐次响应都有了很大程度的下降，这对提高 轮齿的承载能力，减小啮合噪声都有很大的作用。
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Romax里可以对整个齿轮箱进行载荷谱分析，这样会可以直 接调出轴承、齿轮的分析报告，界面如下图所示：
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分析报告如下图所示：
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三、利用Romax对变速箱轴进行啸叫分析
3.1 减小齿轮传动误差来减小啸叫声
从以往的研究可知，传递误差（Transmission Error） 是引起变速箱啸叫声的根本原因。传递误差与齿轮啮合振动及 啸叫噪声声压级成比例关系。要消除或者减小啸叫声，可以从 减小传递误差入手。
变速箱箱体首先通过 Catia 三维建模，通过Hypermesh 生成有限元模型，并通过节点缩聚连接到主轴承上。最后保 存为.dat 格式的文件，以备在 Romax Designer中使用。
同样在Romax里对齿轮箱进行建模，之后分别对变速箱箱 体和齿轮传动系统进行啸叫分析，得到其前几阶模态，然后 对比分析。
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目前我们接触的M3降低啸叫噪声的项目，就可以通过噪音 和振动多路传感器测试，以及采用阶次分析技术对变速器、 发动机和整车相关部位进行测试分析，确认异常啸叫噪声的 来源。并通过对不同部位的测试数据的相干性分析找到啸叫 声主要的传递路径；确认啸叫噪声来源。
之后运用 Romax 软件，对齿轮接触区进行理论分析，验 证理论分析与实际测试的一致性，在 Romax专业软件中通过 齿形微观修形的方式，调整螺旋角、压力角、鼓形量、齿顶 修缘等参数，寻找降低齿轮传递误差、降低接触应力的方案。 经样件试制、整车测试验证，验证新方案措施对改善啸叫噪 音的效果，观察车内噪声品质是否有所改善。
介绍Romax在变速箱设计及优化方 面的主要应用
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汇报内容主要包括三部分： ➢ 利用Romax进行齿轮强度分析及齿形优化 ➢ 利用Romax对变速箱轴及轴承进行分析 ➢ 利用Romax对变速箱啸叫分析
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一、利用Romax进行齿轮强度分析及齿形优化
1.1用Romax软件建模过程 用Romax软件建立换挡机构的过程，按先后顺序建立轴、轴承、齿
最终建立完成的三维模型如下图所示：
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换挡机构建立完成后，建立工况，设置每个工况下的载荷：
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1.2 齿轮强度分析
以1档输出齿轮为例进行分析。分析结果如下图所示， 轮齿弯 曲应力、接触应力如图：.
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一档输出齿轮强度分析结果如下表所示：
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1.3 齿形优化过程
由于轴、轴承、齿轮的变形及受载，必然 导致轮齿变形及错位，减小单位啮合长度的最大载 荷及传递误差（减小啮合噪声），对轮齿进行齿向 及齿形修形，这样可以有效减小啮合线单位长度上 的载荷，减小载荷突变，可减小啮合噪声。
齿轮微观修形可以最大程度地补偿上述情况 产生的误差，从而得到较理想的齿轮啮合质量， 使齿面上的载荷呈均布状态，并能提高齿轮的疲 劳寿命，降低齿面磨损。Romax 软件提供了一个 齿面微观几何分析技术平台，运用其微观几何分 析模块可以直观地分析齿面载荷分布、轮齿强度 等情况，进而设计出最优化的修形参数。
因此我们可以采用第一部分所讲的齿廓修形作为减小轮齿 啮合激励的有效手段，用于消除轮齿的啮入和啮出冲击并最大 限度地减小齿轮传动误差的波动，实现减小振动的目标。可通 过齿轮修形以减小齿轮传递误差，并对传递误差的仿真结果与 测量结果进行对比，验证两者的关联性。
目前对于齿轮箱啸叫的研究，主要集中在应该如何使传 递误差减小的方面。
图1 传递误差分析
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图2 齿轮啮合特性分析界面
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图3 齿轮啮合特性分析界面
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图4 齿轮单位啮合长度的载荷分布
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图5 齿轮谐次响应
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图6 齿轮传递误差（26.15-13.72=12.43um）
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由图4可以看出，齿轮所受载荷在齿向分布上存在严重的分布不均， 因此有必要对齿向进行修形。按下图进入轮齿优化界面：
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二、利用Romax对变速箱轴及轴承进行分析
Romax可以对各个档位进行轴的静态分析，并查看轴承是否 有超载的情况。 轴与轴承分析界面如下图所示：
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轴的静态分析将计算齿轮箱部件在各个载荷工况下所受的 力、力矩、偏移量和应力。分析结果如下图所示：
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轴承静态分析结果采用了ISO寿命、ISO损伤、Adjusted损伤 和Load Zone Factor的方式进行表达。分析结果如下图所示：
谢谢！
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第一部分已经讲述通过齿轮微观修行降低传动误差的分析， 不再赘述。
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3.2 分析箱体和齿轮传动系统的各阶模态是否存在共 振频率来研究啸叫分析
箱体的振动是变速箱噪声的主要来源，对箱体进行模态 分析可以得到箱体的固有频率和固有振型。利用固有振型图 可以比较直观的看到变速箱箱体在某阶频率下的振动形态， 直观的分析减速器的动态特性，因此对箱体的模态分析是非 常有必要的。
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变速箱箱体的模型如下：
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3.3结论分析
通过对比箱体和齿轮传动系统的各阶频 率，观察其是否存在共振频率。
根据箱体有限元模态分析结果得到非零 模态频率的范围, 然后与减速器齿轮啮合振 动频率、电机的振动频率相比, 观察减速器 箱体的固有频率是否完全避开了共振区, 是 否会发生共振。
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对齿轮副进行齿面微观优化修形，并对优化 修形前后齿面载荷分布均匀性、齿面接触和齿根弯 曲强度安全系数等参数进行对比。对比结果表明， 通过优化修形可以使齿面载荷分布更加均匀，提高 齿面接触和齿根弯曲强度，进而达到增加齿轮寿命 的目的。
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1.3.1 齿向修行
由于轴、轴承、 齿轮的弹性变形导致 齿轮啮合偏斜，从而 使齿轮在齿向方向上 承载载荷不均匀。先 按图1所示进入传递误 差分析界面，继而进 入图2、图3所示，按 图中步骤进行操作。 未修行前齿轮的齿向 载荷分布、谐次响应、 传递误差分别如图4~ 图6。
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Romax 软件内嵌动力学分析模块如下图所示，可以完成齿轮箱系统 固有频率及固有振型的求解，通过 振动噪声分析模块可以查看求解结 果。利用动力学分析模块可求解动力模块传动系统在各档工况下的前几 阶固有频率。
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分别对变速箱壳体及变速箱齿轮传动系统进行模态分析，分 析界面如下图所示：
齿轮传动系统模态分析
轮，然后装配到一起，最后设置边界条件，建立分析工况。依据相关 参数，把换挡机构的主轴、副轴全部建完。装配完成的输入轴如下：
实用文档
将输入、输出轴建立完成后，彼此相互独立，无空间关系。需要通过 定义轴坐标原点的相对坐标来定义轴在齿轮箱中的位置。轴的相对位置必 须预先计算准确以确保齿轮能准确啮合。
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