齿轮传动噪音及故障分析诊断

齿轮传动噪音及故障分析
【摘要】为适应节能高效的需要，传动系零部件在朝小型化发展，汽车变速箱采用斜齿轮传动方式，不仅结构紧凑、传动平稳，还有传动力大等特点。

斜齿轮传动存在轴向力和径向力，噪音的产生就包含了很多种原因。

本文介绍了汽车变速箱在设计、零件制造、总成装配三个方面中产生噪音的原因和解决措施。

关键词传动斜齿轮噪音设计制造装配
目前，客车变速箱普遍采用三轴式传动，下面介绍下我公司生产的6T-160客车变速箱，结构如图一所示：
图一
公司为确保产品质量，对噪音做了详细规定：在台位主轴2600转/分以上转速各档进行跑合试验，要求纯试验时间不得少于5
分钟，在跑合试验时检查产品噪声。

空档和前进档（超速档除处）≤85dB；超速档和倒档≤87dB
本文以6T-160客车变速箱为例，从齿轮传动的特性出发，分析了设计、加工、装配各环节中与噪声产生密切相关的各种主要因素，并对其加以总结归纳，从而得出一系列经验性的方法和思路。

齿轮传动系统的噪声分析
一般来说，齿轮系统噪声发生的原因主要有以下几个方面：
(1)齿轮设计方面参数选择不当，重合度过小，齿廓修形不当或没有修形，齿轮箱结构不合理等。

(2)齿轮加工方面基节误差和齿形误差过大，齿侧间隙过大，表面粗糙度过大等。

(3)轮系及齿轮箱方面装配偏心，接触精度低，轴的平行度差，轴，轴承、支承的刚度不足，轴承的回转精度不高及间隙不当等。

齿轮传动的减噪声设计
（1）、6T-160客车变速箱全部采用斜齿轮，齿轮的类型从传动平稳、噪声低的角度出发，斜齿圆柱齿轮同时接触的齿对多．啮合综合刚度的变化比较平稳。

振动噪声可能比同样的直齿圆柱齿轮低，有时可低到大约12dB。

（2）、增加斜齿轮传动重合度。

轮齿在传递载荷时有不同程度数变动，这样在进入和脱离啮合的瞬间就会产生沿啮合线方向的啮合冲力，因而造成扭转振动和噪音。

如果增加瞬间的平均齿数，即增大重合度，则可将载荷分配在
较多的齿上，使齿面单位压力减小，从而减小轮齿的变形，改善进入啮合和脱离啮合时的冲击情况，因此也降低了齿轮传动的扭转振动和噪音。

重合度由1.19增大至2.07时在1000rpm时降低噪音4dB，而在2000rpm时降低噪音6dB。

（3）、齿的修形、整形和变位在齿轮的实际工作状态下，由于轮齿、传动轴和箱体的变形会使轮齿在啮入和啮出时产生干涉和冲击，引起强烈的振动和噪声．为此，可采用进行修形、整形和变位的方式对啮合变形进行补偿达到降低振动和噪声的目的。

齿轮加工精度控制
6T-160变速箱齿轮精度要求7级，全部齿轮要求齿廓修形，齿向修形。

齿轮的加工精度对齿轮系统噪声有着重要的影响。

一般来说，提高加工精度有助于降低齿轮系统的噪声。

（1）、在各单项轮齿误差中，齿形误差对噪声的影响最大。

齿形误差大，则齿轮噪声大，但两者间并非简单的线性关系。

因为噪声的大小，不仅取决于齿形误差的大小，更主要的是取决于齿形形状。

实验证明，略带鼓形的齿形形状，有利于降低噪声。

（2）、关于齿轮轮齿侧隙对噪声的影响，一般说来，如果侧隙过小，噪声会急剧增大，而侧隙过大，则在松油门减速时会产生明显噪音。

加工过程中齿轮公法线尺寸是直接反映到侧隙的，工艺部门和检查员需把握这样的一个原则，公法线不允许过大（具体按实际使用情况），公法线偏小在一倍公差对齿轮各项指标影响很小。

（3）、提高齿面光洁度，齿轮精度要求在7级以上的，为更好控
制噪音，应全部采用磨齿工艺。

变速箱装配精度
变速箱的装配精度对噪音的影响往往被各个厂家忽视，例如，我公司生产的6T-160变速箱，全部采用锥轴承来抵消斜齿轮产生的轴向力和径向力。

（1）、轴承的装配质量直接影响到齿轮传动的噪音。

轴承预紧力偏小，传动轴没有起到定位作用，受力条件下，齿轮啮合发生改变，噪音增大。

轴承的预紧力的大小各个厂家往往是控制轴承轴向间隙，例如锥轴承间隙控制在0～-0.1。

轴承的预紧力的大小靠控制轴向间隙是不科学的。

不同厂家，不通批次在相同预紧力下，轴向间隙都是不同的。

不能简单的控制锥轴承的轴向间隙来满足锥轴承的预紧力要求。

（2）、对于齿轮的噪音和异响，绝大数厂家不加以区分，花大量人力物力，最终没能找到噪音的解决方法。

齿轮在装配前收到加工、物流、清洗各个环节影响，有时齿面产生锈蚀、毛刺、磕碰伤等问题，很难发现。

为杜绝此类零件装入变速箱，装配前需增加一道工序，即无侧隙啮合检查。

通过与标准齿轮对啮检查，检查齿轮齿面上是否存在毛刺、磕碰伤等问题。

结语
通过以上分析和总结，齿轮产生噪音是个综合性问题，影响因素很多。

今后，碰到变速箱噪音超标或者异响时，不要盲目判断，找到
合适的工作方法，通过排除法，找到噪音问题的原因，分析解决办法，最终解决噪音问题。

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