降低汽车机械变速器噪音方法概述
车噪声对环境的污染愈来愈受到社会各界的关注和重视, 降低汽车噪声的呼声越来越强烈和迫切。试验结果表明, 变速器传动系统产生的噪声是汽车主要噪声源之一, 已经引起汽车行业人士的极大关注。改善车辆噪声水平是各国政府和汽车生产厂家共同努力解决的问题。本文主要从设计方面做了探讨。
1.齿轮设计参数 1.1模数与齿数 模数是齿轮的主要设计参数。齿轮啮合时,轮齿的弹性变形是产生啮合脉动的主要原因。一般情况下,齿轮的模数越大,轮齿强度越高,弯曲变形越小,产生的噪声也就越小。但是模数的增大,同时也造成了基节极限偏差与齿形公差的增大,所以在选择齿轮的模数时,应综合考虑。若模数不变,齿数与齿轮的直径成正比,齿数的变化也会使得轮齿的弹性刚度和弯曲量发生相应的变化。由于声源发出的噪声的大小不仅取决于振源能量,而且与辐射面积有关,辐射面积越大其辐射的声功率越大。因此齿轮直径的增大会增加噪声的辐射面积,对齿轮噪声的控制是很不利的。设计时,应该在保证齿轮强度允许的条件下,尽可能选用小模数和小齿数,还可以选择合适的材料与热处理方法来提高轮齿的强度,达到减小齿轮直径的目的。 齿宽与轮齿的弯曲变形成反比,齿宽增加,轮齿的强度加大,齿轮噪声逐渐降低,图1给出了不同齿宽与噪声的关系。所以从降低齿轮噪声的观点出发,较理想的设计是:选择合适的材料与热处理方法以提高轮齿强度,尽量减小齿轮直径,同时加大齿宽,以弥补所造成的齿轮强度的降低。但是需要注意的是,齿宽的增加,往往会造成齿向的接触不良,所以有时须把齿部加以限制,只增加轮体本身的宽度。 1.3压力角 1.4齿形 不同类型的齿轮,由于其几何特性不同,将有不同形式的啮合过程。一般来说,在相同条件下,斜齿轮的噪声要比直齿轮的噪声低3～10dB。通常在啮合间具有滑动作用可减轻运转噪声。在准双曲面齿轮和蜗杆传动中,由于有相当大的滑动,使其运行平稳,噪声更低。这类齿轮的啮合,实际上是滚动和滑动的合成。 2.增大齿轮副重叠系数 3.增强轴的刚度和选择低噪声轴承 4.箱体的降噪设计 已有不少国内外厂家研究箱体对噪声的影响。研究成果表明, 箱体的降噪设计是降低变速器噪声的另一个有效途径, 潜力不小。如果条件允许的话, 在变速器设计阶段, 利用计算机进行分析, 并且在样品试制期间, 用仪器对已试制出箱体进行振动和固有频率的测量和分析, 找出薄弱环节和部位, 再予以修改设计, 定有不小的收获。 a.箱体的形状应能使其刚度大、声辐射面积减少, 避免大平面过渡。表面应设计成法向方法各异的小面连接, 以降低箱壁振动和减少辐射能量。 b.改善箱体结构的动态特性, 增加刚度, 以避免箱体产生共振, 使箱体振动幅度下降, 从而达到降低结构辐射噪声的目的。 c.箱体各窗口如取力孔、倒档孔和顶部换档部位孔等的相对位置予以合理布置, 并且以铸铁盖代替冲压钢盖, 或者采用带阻压层的盖板, 起到吸振作用。 d.箱体材料由于轻量化的需要, 日前多由铸铁件改为铝合金件。由于铝合金吸振阻压性能较差, 众多学者专家正在研究试验在铝合金中加入适当添加剂, 改善其性能。 e.在箱壁内表面上敷以吸声材料, 吸声效果不错, 最好时可降噪3~ 5dB。f. 连体的离合器壳属于箱体范围, 设计不当会产生扩音。对于离合器壳体, 有条件的应作固有频率测定, 检测共振性能, 并且要合理布置加强筋。例如我厂生产的型号BC184B 汽车变速器, 实测显示, 带离合器壳与不带离合器壳的噪声大约相差3~ 4dB。 g.合理选用润滑油样和规定润滑油量。润滑油主要起润滑作用, 也起着一定的冷却作用。一般商用车变速器采用油浴润滑, 其油量应能使齿轮浸入润滑油深度20~ 40mm为佳, 或者是齿高的2~ 3 倍。 总之，对变速器噪声的研究要向综合治理的领域发展, 从控制设计参数和提高精度等诸多方面着手, 达到噪声、成本和强度等综合平衡。