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汽车变速器齿轮啸叫声特性与控制研究

作　者: 周益
导　师: 曾一凡
学　校: 江西农业大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 汽车变速器齿轮啸叫声噪声与振动控制传递误差齿轮微观参数齿轮制造工艺
分类号: U463.212
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

汽车变速器齿轮啸叫声(Gear Whine)是当今汽车NVH领域内经常出现的问题。啸叫声是一种中高频率的纯音调噪声,即使其声压级低,也很容易被人耳主观感受到,这增加了啸叫声控制的难度。本课题采用NVH试验手段对变速器的齿轮啸叫声特性进行分析,然后从齿轮的设计和制造工艺角度分别对其控制方法进行分析和研究。本文阐述了汽车变速器啸叫声控制的研究意义,简述了啸叫声的产生机理与控制原理,较详细地介绍了国内外在齿轮噪声特别是啸叫声方面研究与控制方法的进展。本文在第2章简要介绍了以下内容：齿轮微观修形参数的定义,齿轮测量仪器WENZEL的原理和构造。噪声与振动测量系统HEAD Acoustics;齿轮啸叫声的主观评价和客观测量。另外,还介绍了声学基础和旋转机械的阶次跟踪方法,并据此得到了前驱和后驱变速器的阶次计算公式。第3章对齿轮啸叫声的特性进行了一些创新性的试验研究。以C307、F5M42、452MT和JC520变速器为例,进行了各变速器搭载整车的NVH试验,试验结果表明：车外啸叫声声压级随输入轴转速升高而呈线性增加,随输入轴转速降低而近似线性减小。利用谐波失真和齿轮振动理论,总结出在车内只有齿轮的基频阶次才能被主观感受到。利用车辆材料的吸声和声传递损失等理论分析了车内啸叫声声压级与频率的关系问题；根据声学的掩盖效应和人耳的临界带宽得到了车内啸叫声的可接受标准。本文第4章以B299变速器的5档齿轮副为例,利用RomaxDesigner对影响传递误差的齿轮微观修形参数Cα、fHα、Cβ和fHβ进行了单因素分析,通过齿轮制造过程中的试验验证了单因素分析结果的准确性。利用这一方法优化了JC520TM24A变速器的5档齿轮微观参数,使其车内啸叫声声压级降低了13dB。本文首次对车辆的怠速啸叫声进行了试验分析和控制的研究。通过对C307变速器的怠速啸叫声的研究发现：齿根凸起、齿向交叉、齿轮微观参数变差大且其数值超过了制造公差时,会产生怠速啸叫声。文章最后对同一齿轮的不同制造工艺与车内啸叫声关系进行了定量研究。以452AMT变速器的主减齿轮为研究对象,分别使用剃齿和磨齿工艺对其进行加工。不同制造工艺得到的齿轮微观参数正态统计结果表明：磨齿使各参数的统计标准差缩小了1倍以上,各轮齿间的一致性更好,齿向交叉现象被消除。车内主减阶次的啸叫声声压级降低了3dB左右,而在某些转速区域内的声压级降幅达10dB。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
1 绪论  8-20
  1.1 课题研究的意义和来源  8-9
  1.2 齿轮啸叫声及其控制机理  9-14
    1.2.1 传递误差  10-11
    1.2.2 齿轮啮合噪声与振动传递路径  11-12
    1.2.3 汽车变速器齿轮啸叫声的控制机理  12-14
  1.3 汽车变速器齿轮啸叫声的研究概况  14-18
    1.3.1 国外齿轮啸叫声的研究概况  14-16
    1.3.2 国内齿轮啸叫声的研究概况  16-17
    1.3.3 汽车变速器齿轮啸叫声的分析与测量方法的发展  17-18
    1.3.4 汽车变速器齿轮啸叫声的研究不足  18
  1.4 本文主要研究内容与路线  18-20
    1.4.1 本文主要研究内容  18-19
    1.4.2 研究路线  19-20
2 汽车变速器齿轮啸叫声的分析、试验与处理  20-34
  2.1 变速器齿轮微观参数的定义及测量  20-22
    2.1.1 齿轮微观修形参数的定义  20-21
    2.1.2 齿轮微观参数的测量  21-22
  2.2 汽车变速器齿轮啸叫声的试验方法  22-25
    2.2.1 噪声与振动测量系统-HEAD Acoustics  22-24
    2.2.2 试验准备与测量条件  24-25
    2.2.3 齿轮啸叫声的主观评价  25
    2.2.4 齿轮啸叫声的客观测量  25
  2.3 齿轮啸叫声及振动的数字处理  25-31
    2.3.1 声学基础  26-27
    2.3.2 数字信号处理  27-28
    2.3.3 齿轮啸叫声的阶次分析  28-31
  2.4 变速器总成测量分析系统eol-ANALYSER  31-34
    2.4.1 EOL原理与构造  31-32
    2.4.2 EOL测量程序与分析方法  32-34
3 汽车变速器齿轮啸叫声特性试验研究  34-50
  3.1 正常可接受的齿轮啸叫声特性研究  34-41
    3.1.1 试验对象  34-36
    3.1.2 主观评价  36
    3.1.3 谐频阶次振动与啸叫声压级的关系研究  36-41
  3.2 异常不可接受的齿轮啸叫声特性研究  41-43
    3.2.1 怠速啸叫声  41-42
    3.2.2 高速啸叫声  42-43
  3.3 汽车变速器齿轮啸叫声频率分布与可接受标准的分析  43-50
    3.3.1 齿轮啸叫声频率分布的分析  43-47
    3.3.2 车内啸叫声可接受标准的分析  47-50
4 齿轮微观参数、传递误差与啸叫声控制研究  50-61
  4.1 RomaxDesigner介绍  50-52
  4.2 微观修形参数与传递误差的单因素分析  52-55
    4.2.1 齿廓倾斜偏差f_(Hα)的单因素分析  53
    4.2.2 齿廓凸度C_α的单因素分析  53-54
    4.2.3 螺旋线倾斜偏差f_(Hβ)的单因素分析  54-55
    4.2.4 轮齿鼓度C_β的单因素分析  55
  4.3 单因素分析的试验验证  55-56
  4.4 汽车变速器齿轮优化设计实例  56-61
5 变速器齿轮制造精度与啸叫声控制的研究  61-73
  5.1 怠速啸叫声的成因与控制研究  61-65
    5.1.1 齿根凸起与齿向交叉  61-63
    5.1.2 齿轮微观参数变差过大  63-65
    5.1.3 怠速啸叫声的控制  65
  5.2 剃齿、磨齿与变速器齿轮啸叫声控制的研究  65-73
    5.2.1 试验对象  65-66
    5.2.2 微观参数数值的对比  66-70
    5.2.3 总成NVH性能对比试验  70-73
6 结论与展望  73-75
  6.1 主要创新点  73
  6.2 本文主要结论  73-74
  6.3 研究展望  74-75
参考文献  75-80
致谢  80-81
在读硕士期间参与课题列表  81
在读硕士期间发表论文列表  81

汽车变速器齿轮啸叫声特性与控制研究

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