手机的一些资料txt

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1、为卡车及全轮驱动机车驱动管路与变速器减噪减震的技术方法Stephen P.Radzevich地址：（略）传真：248/776-5702 E-mail: sp_摘要：本文旨在解决如何为卡车及全轮驱动机车的驱动管路和变速器减震减噪这一问题。传统的方法是调整齿轮的微观几何参数，以适应齿轮排列不齐的情况并使卡车变速器的传动故障最小化。本文讨论了几种调整齿面的可行的方法。如果设计合理，轮齿的拓扑调整能使传动故障减少一半，从而相应地减轻卡车驱动管路与变速器的噪音和震动。本文提出了一种先进的齿面拓扑整修技术，可用于机车的减震减噪设计。关键词：卡车，全轮驱动机车，驱动管路，变速器，齿轮噪音，震动。如引用本文，

2、请标明：Radzevich,S.P.(2006)Technological methods for noise/vibration reduction in driveline/transmission of trucks amd all-wheel-drive vehicles, Int. J. Vehicle Noise and Vibration, Vol.2,No.4, pp.283-291.作者简介：Stephen P.Radzevich是机械工程学与制造工程学教授。他曾在机械工程领域获得以下学位：理科硕士（1976年），哲学博士（1982年）和理科博士（英国，1991年）。他在齿轮

3、设计和制作领域有极其丰富的经验，并用了30余年的时间致力于齿轮优化的硬件、软件和工艺开发。除在工厂工作以外，他还在大学教授工程学的课程，并为公司培训齿轮设计工程师。他编写与合著了28部专著和250多篇科技论文，在该领域持有150多项专利。1、引言 由卡车和全轮驱动机车的驱动管路和变速器产生的噪音和震动一直是很棘手的问题。这个问题现在加剧了，因为人们一直着手于减轻其他噪音源（如引擎）的声音。齿轮噪音与震动是由多种因素引起的，包括：传动故障、轮齿碰撞、噬合弹性劲度变化、力轴往返运动、摩擦和空气与润滑油作用；而这些因素都是可以避免的。传动故障是产生齿轮噪音的最主要的因素。传统解决方法是调整齿面，使其

4、适应齿轮排列不齐的情况并使传动故障最小化。遗憾的是，这种做法很耗费人力物力。因此，我们需要开发一种有效的技术方法，对预先设计的齿面进行修整。为了满足汽车工业大批量生产齿轮的需要，应用翻孔修整加工方法和修整切割机也许是可行的。2、文献综述:目前存在的问题 减轻齿轮的噪音和震动是复杂的工程学问题，其中包含了大量极其重要的因素。这些因素有些与齿面修整优化直接相关，在这里将做简要的叙述。 2.1 齿面修整的种类 齿轮工程师和研究工作者们提出了许多种修整齿面的方案。很多人，比如Radzevich(2004)和其他学者提出，可以采取以下的方法：进行凸面铅加工、齿形调整、凸面加工与齿形调整相结合、用3D齿面

5、调整使齿面光滑规则与调整咬合方向（交联调整）等。也有许多研究致力于齿抛物面调整与轮齿拓扑调整（Winter & Stolzie, 1989）。齿面调整可以使轮齿始终以中央部分相接触，避免因轮齿咬偏而造成的负载能力低下；同时能提高齿轮序列对排列不齐的耐受性，保持中央接触。 2.2 齿面调整对机车驱动管路与变速器噪音的影响 不同的领域对于噪音程度有不同的要求。Hoppe和Pinnekamp（2004）的论文就以风力发电机的齿轮传动和军舰应用为例阐述了二者对于减轻噪音要求以及解决办法。本文也举例说明了车间和实地测试的要求与测量结果，并把它们与齿轮的微观几何参数和计算结果做了比较。 尽管生产中对轮齿进

6、行负载和压力优化是很平常的事情，但要进行减震减噪优化则需要更高的生产精确度与更复杂的修整工艺，远不止凸面加工或是齿尖齿根减压那么简单（Geiser, 2004）。用拓扑修整来为齿轮减震减压的优势在于，它能使齿轮接触类型更加多样化。 Beghini(2004a)提出了一种简单的方法，以微小的转矩，通过调整齿形参数来达到减少正齿轮组传动故障的目的。这种方法需要用先进软件进行迭代仿真工作。 齿轮在负载情况下旋转，在齿轮间会产生齿轮噬合频率及其谐波的动载荷（Talbert,2004）。而动载荷则会在齿轮中产生传导性的波形震动。 齿轮噪音这一问题现在加剧了（Houser等，2004），因为人们一直着手于

7、减轻其他噪音源（比如发动机、引擎和挡泥板）的声音。为了控制齿轮噪音，我们既要选择合适的齿轮设计方案，又要选择相应的齿形调整工艺来优化该设计方案。 齿轮设计流程以迭代法为基础，后者使用基本公式来预计压力（Houser，2002）。齿尖减压与凸面铅加工之类的修整以操作者经验为基础，在考虑设计流程之后才会进行修整方法的选择。 我们要修整平行轴齿轮（比如正齿轮和斜齿轮），使其能够组成噪音更小、运行更顺畅、负载荷均匀分布的齿轮组（Jules，1993）。本文对齿轮运行模式进行了有限元分析，以此绘制了一张图表，以说明齿轮在运转中载荷时产生的齿轮与齿面半径和切线的挠曲度。 齿轮噪音的来源是通过支撑轴与轴承，

8、传送到齿轮壳体的齿轮咬合动态力（Houser与Harianto，2005）。尽管噪音在本质上是动态的，我们在这里将它按照静态计量，这样设计者就能在设计阶段将噪音源减少了。 本研究的目的是提出一种简单的方法，以微小的转矩进行齿形调整，解决传动震荡总振幅故障，这种故障就是正齿轮噪音的元凶。研究采用了半解析与FEM软件进行噬合模拟。低接触齿轮与高接触齿轮是分别讨论的。 使用预先设计的传动故障函数，能够将由于齿轮对准不齐产生的准线性非连续的传动故障函数合并。这是减少齿轮装置噪音与震动的关键所在。 2.3 为预先设计过的齿面进行齿形修整的技术方法 1954年，Kawasaki提出了一种齿形加工方案，能够

9、增强减速器的负载能力并减轻噪音（Kawasaki，2000）。1990年，Kawasaki又引进了第一台超精准数控工具磨削机。当然，卡车和全轮驱动机车的驱动管路和变速器产生的噪音还受许多其他因素的影响。就目前的问题而言，我们需要开发一种行之有效的技术方法，为预先设计过的齿面进行齿形修整，并且能够大批量生产，满足为卡车和全轮驱动机车的驱动管路和变速器减震减噪的需要。因此，我们必须对关于渐开线圆柱斜齿齿轮的一些权威的见解予以重新考虑。通过上面的论述，我们也能知道，为什么要对轮齿进行修整。我们需要对齿面进行凸面加工来减少传动故障与齿面间接触变化的影响，还需要开发一种齿形修整技术，调整渐开线螺纹齿轮齿

10、面的拓扑结构，减少其对于齿轮对齐不良状况的敏感度。3、齿面修整技术的比较 在开发为卡车和全轮驱动机车的驱动管路与变速器减震减噪的技术之前，我们需要区别几种常用的齿形修整方法。 在文献综述（第二部分）里，我们提到，为了减震减噪，有两种齿形修整技术是可行的： 预设计抛物面修整 拓扑齿面修整。 3.1 对于预设计抛物面齿形修整的可能性评述 许多资料里都提到过，如果齿面设计合理，抛物面齿形修整能够使传动故障减少一半，而相应地，噪音也会减轻。据本文作者所知，这个结论是建立在TCA软件产生的齿轮噬合模型的基础上的。遗憾的是，作者并未找到能够证明抛物面修整有效性的可靠证据，无论是实验上的还是应用上的。 为读

11、者考虑，我们先为齿面拓扑调整的有效性做一个简略的解释。 根据Litvin和Fuentes（2004）的论述，理想齿轮序列的传动故障是线性的，可用表示。N1和N2代表齿轮的齿数，和代表齿轮的旋转角度。因为存在齿轮排列不齐的情况，传动函数便随一组轮齿的噬合周期Cm变成分段准线性的（如图1（a）。由于在周期汇合处角速度会猛增，加速度便会接近一个不确定的很大的值。这样便产生了强烈的震动。如果应用预先设计的传动故障函数，此齿轮传动函数便是理想的线性函数与抛物面函数的总和。图1（b）是一个传动函数的例子。传动函数的力矩理论上的与预先设计的在中间的接触点上是相切的，并在此点上有相同的导数m21。 传动函数的

12、得到了公认。只要这个函数应用于基本的接触率为1（）的齿轮序列（即副齿轮与齿轮组合），人们对它就没有任何异议。但是，实际的接触率是大于1的（）。这就导致了在齿轮咬合的某些时候，不是一组，而是两组轮齿同时接触。概括地说，相接触的轮齿不同，其传动故障的分段线性函数也不同。第i对轮齿的咬合周期会因为以某个确定的距离随先前或者随后的咬合周期的变化而变化。的实际值由接触率的实际值决定。由传动函数和产生结果接触率大于1（）的基本齿轮序列的传动函数。同样地，这个作为结果的传动函数可以适用于任何接触率的实际值大于2（）的情况。 图2表明，在的情况下，做为结果的传动函数与人们通常分析的结果（Litivin和Fue

13、ntes，2004）有很大的不同，而且，用Litivin和Fuentes（2004）推荐的方法并不能把这个函数与预设计抛物面齿形修整相合并。在齿轮和副齿轮齿数N1和N2没有公乘数的时候这个情况变得更加明显。 3.2 对于拓扑齿面修整的潜力的评述拓扑齿面修整的最佳参数值通常是由实验来决定的。因此，经过修整的齿轮的形状不应太特殊，而且在特定的运转情况之下，能够最大化地减轻噪音与震动。除了拓扑齿面修整以外，还可以选用预设计抛物齿面调整的方法（此种方法对于齿轮的公乘数比较敏感）。但是从实际出发，比起后者前者更能有效地减轻噪音与震动。 当然，在理想的情况下，预设计齿面修整能够在一点A将加速度降低到可能的

14、最低水平（如图1（b）。这意味着应当尽可能地把传动函数偏差降低到最小，而角的偏差也需要降低到最小。 初步结论，研究结果表明，从减轻噪音与震动的角度来看，拓扑齿面修整比抛物面齿面修整更有优势。 因此，下面我们将提出一种对拓扑齿面进行精准加工的方法，以减轻驱动管路与变速器的噪音和震动。除此之外，这种齿面加工方法也能应用于预设计的抛物齿面加工。4、拓扑齿面翻孔加工的性能 在汽车工业中，有许多种对齿轮进行精准加工的方法（Radzevich，2003，2004a，2004c，2005b）。已经证实，翻孔加工最能满足汽车齿轮批量生产的需要（Radzevich，2003，2004a，2004c，2005b）

15、。 在翻孔加工的过程中，齿轮加工由加工切削机来完成（图4）。机件和切削机以角速度和同时围绕轴和轴转动。转动的速度和要恰当，即，Nc和Np分别代表齿轮和切削机的轮齿个数。切削工具在轴和轴之间以最短接触距离装置在机件上方。现在，所有中等规模和大规模生产的齿轮都是翻孔加工的，因为这种加工方法很节省时间。用斜杆加工方法来加工一个汽车齿轮箱大约要用1分钟，而用翻孔加工则只需要10秒甚至更少的时间（Radzevich，2003，2005b）。因为周期短，所以生产效率高。 作者早先的研究表明，翻孔加工出来的齿轮，与要求的规格相比，其偏差不超过1微米（图5）。5、结论 本论文讨论了几种不同的齿面修整方法，也分析了接触率对传动故障参数的影响。文章就拓扑修整法和预设计抛物面修整法进行了比较。比较结果显示，从减轻卡车与全轮驱动机车驱动管路和变速器噪音和震动的角度出发，前者的优势更为明显。如果采用合适的设计，齿面拓扑修整能够极大地减轻机动车噪音和震动。 本研究证明，对拓扑齿面进行翻孔加工最能满足汽车工业对于齿