驅(qū)動(dòng)橋齒輪噪音關(guān)鍵原因及解決

張斌　付西平

【摘　要】本文從齒輪設(shè)計(jì)和加工、載荷沖擊、共振因素、齒輪本身光滑度及齒輪潤(rùn)滑處理方式、主減速器箱體內(nèi)清潔度等六個(gè)方面，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋齒輪噪音產(chǎn)生主要原因進(jìn)行分析。Z后，以設(shè)計(jì)角度、齒輪傳動(dòng)噪音解決角度分析降低齒輪噪音的方法，望對(duì)相關(guān)領(lǐng)域研究具有一定指導(dǎo)作用。

【關(guān)鍵詞】驅(qū)動(dòng)橋；齒輪；噪音

引言

從現(xiàn)階段相關(guān)研究成果來(lái)看。減輕驅(qū)動(dòng)橋齒輪噪音仍然比較困難，因此要從驅(qū)動(dòng)橋齒輪設(shè)計(jì)角度入手，分析產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)橋齒輪噪音的主要原因，并對(duì)其進(jìn)行對(duì)癥處理，進(jìn)而充分減少要齒輪噪音，為汽車行駛安全性及舒適性提供更多科學(xué)保障。

1　驅(qū)動(dòng)橋齒輪噪音產(chǎn)生的原因分析

1.1齒輪的設(shè)計(jì)與加工

齒輪設(shè)計(jì)初期減速比的選擇（整數(shù)與小數(shù)）、設(shè)計(jì)軟件的選擇、齒輪加工的刀具、精加工余量、熱處理、研磨等都會(huì)對(duì)齒輪的正確嚙合產(chǎn)生較大影響，從而形成較大噪音。

1.2載荷沖擊引起齒輪噪音

若將驅(qū)動(dòng)橋齒輪傳動(dòng)視為具有振動(dòng)功能的彈簧系統(tǒng)，齒輪即是這個(gè)系統(tǒng)中的主要組成結(jié)構(gòu)。在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)荷載沖擊力對(duì)齒輪結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖擊后，會(huì)導(dǎo)致齒輪振動(dòng)頻率發(fā)生變化，并對(duì)其扭轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生影響。多數(shù)情況下，受到載荷沖擊的齒輪結(jié)構(gòu)會(huì)形成較大的振動(dòng)力，這種振動(dòng)力呈圓周方向。加之齒輪結(jié)構(gòu)本身處理噪聲的能力較差，因此往往會(huì)出現(xiàn)比較大的噪音。

1.3共振導(dǎo)致的齒輪噪音

共振可產(chǎn)生噪音，是基本常識(shí)，鑒于驅(qū)動(dòng)橋齒輪自身的工作方式，出現(xiàn)共振噪音不足為奇。通過(guò)齒輪自身工作所產(chǎn)生的共振，主要原因在于齒輪結(jié)構(gòu)本身剛性、主減速器箱體加工精度及軸承的裝配精度較差。同時(shí)，齒輪之間所產(chǎn)生的摩擦力也會(huì)發(fā)生在同樣的振動(dòng)頻率上，兩者相互作用，可產(chǎn)生較大的共振噪音。

1.4齒輪表面不夠光滑

若兩種物體之間均能保持相對(duì)平滑，則兩者在相互摩擦過(guò)程中的振動(dòng)力就會(huì)比較小，且相應(yīng)的振動(dòng)頻率也會(huì)降低，噪音程度自然不大[2]。但是，若驅(qū)動(dòng)橋齒輪表面比較粗糙，則會(huì)相應(yīng)增加摩擦力，導(dǎo)致振動(dòng)頻率過(guò)高，進(jìn)而出現(xiàn)較大噪音。目前國(guó)內(nèi)在微型客車上考慮成本因素，后驅(qū)動(dòng)橋主、從動(dòng)齒輪都未進(jìn)行磨齒加工，故精切齒余量的選擇，研齒顯得非常重要。

1.5齒輪潤(rùn)滑處理方式

對(duì)齒輪實(shí)施保養(yǎng)處理，主要目的在于充分降低噪聲，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，使用性能良好的潤(rùn)滑劑，能夠顯著減少振動(dòng)力和摩擦阻力。同時(shí)，正確使用潤(rùn)滑劑，也能夠有效降低齒輪噪聲。

錯(cuò)誤使用潤(rùn)滑劑及牌號(hào)，往往形成齒輪表面早期磨損，改變齒輪嚙合間隙，產(chǎn)生噪音，嚴(yán)重的直接影響齒輪壽命。通常情況下，在采用傳統(tǒng)方式利用潤(rùn)滑劑時(shí)，主要是在齒輪的表面增加潤(rùn)滑劑的使用量，進(jìn)而使其在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的摩擦力被降低。但是，使用這樣的方式所產(chǎn)生的效果不是十分明顯。對(duì)國(guó)外的車輪保養(yǎng)以及減輕噪音的潤(rùn)滑劑使用情況進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，其在采用潤(rùn)滑劑時(shí)，往往更加重視其正確使用方式。采用正確方式將潤(rùn)滑劑注入齒輪結(jié)構(gòu)中，能夠Z大程度減少噪音，保證結(jié)構(gòu)運(yùn)行安全。

1.6主減箱體內(nèi)清潔度差。

根據(jù)測(cè)試，在齒輪嚙合面放置一根頭發(fā)，用模擬齒輪嚙合方式進(jìn)行噪音推測(cè)，噪音值升高2～5 dB。

2　預(yù)防和控制噪音的正確方法

2.1設(shè)計(jì)、加工方面控制方法

立足于整體設(shè)計(jì)，對(duì)齒輪噪音進(jìn)行分析，認(rèn)為可從以下兩個(gè)方面進(jìn)行干預(yù)，一是齒輪設(shè)計(jì)，二是齒輪加工。在進(jìn)行齒輪設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮到上述噪音產(chǎn)生因素，并在設(shè)計(jì)工作中加以規(guī)避。

雙曲線弧齒齒輪設(shè)計(jì)減速比盡量選用小數(shù)，小數(shù)點(diǎn)位數(shù)越多，出現(xiàn)齒輪嚙合完全重復(fù)點(diǎn)的周期越長(zhǎng)；選擇成熟設(shè)計(jì)軟件，目前國(guó)內(nèi)比較成熟重慶大學(xué)郭曉東支援和北方交大王小椿支援編制的設(shè)計(jì)軟件，根據(jù)驅(qū)動(dòng)橋的輸入要求，確保齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)的正確。

在選擇齒輪結(jié)構(gòu)時(shí)，要對(duì)其載荷能力進(jìn)行綜合性的評(píng)估，確定其實(shí)際生產(chǎn)水平。在實(shí)際工作中，要嚴(yán)格按照齒輪結(jié)構(gòu)能夠承受的Z大重量，適當(dāng)對(duì)其進(jìn)行功能高改進(jìn)，避免受力過(guò)大而產(chǎn)生噪音。與此同時(shí)，對(duì)振動(dòng)頻率進(jìn)行調(diào)整，在規(guī)定范圍時(shí)間內(nèi)對(duì)運(yùn)行周數(shù)進(jìn)行整改，從而有效限制其轉(zhuǎn)動(dòng)情況。針對(duì)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的摩擦問(wèn)題，可在選擇齒輪結(jié)構(gòu)上加以規(guī)避，為此選擇外表結(jié)構(gòu)比較平滑的齒輪，進(jìn)而有效緩解和減少摩擦阻力。

雙曲線弧齒齒輪加工中，有以下幾個(gè)方面影響噪音，值等注意：

（1）依據(jù)加工齒輪齒數(shù)、摸數(shù)，使用軟件選擇相應(yīng)的切削刀盤、刀具。

（2）依據(jù)設(shè)備確定Z佳精切齒余量，保證經(jīng)加工后齒面的表面粗造度要求 。

（3）熱處理過(guò)程控制齒輪變形。

（4）在齒輪對(duì)滾噪音監(jiān)測(cè)設(shè)備上模擬齒輪嚙合進(jìn)行噪音監(jiān)測(cè)。噪音值要求≤68 dB。

2.2齒輪傳動(dòng)噪音降低的相應(yīng)對(duì)策

對(duì)于降低齒輪傳動(dòng)噪音對(duì)策，要從以?三個(gè)方面加以干預(yù)，一是轉(zhuǎn)變齒輪結(jié)構(gòu)的潤(rùn)滑方式，二是正確利用齒形修正法，三是控制主減箱體內(nèi)清潔度差。

（1）轉(zhuǎn)變齒輪結(jié)構(gòu)的潤(rùn)滑方式：從齒輪潤(rùn)滑角度看，要想有效控制噪音，要在正確選擇潤(rùn)滑劑的前提下，適當(dāng)轉(zhuǎn)變齒輪潤(rùn)滑的方式，在充分限制潤(rùn)滑劑使用的前提下，通過(guò)不斷提高齒輪實(shí)際使用效率的方式，充分降低齒輪運(yùn)行噪音。目前，相關(guān)研究結(jié)果顯示，充分利用離心潤(rùn)滑方式，能夠充分減少和控制驅(qū)動(dòng)橋齒輪噪音。也就是說(shuō)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，要對(duì)齒輪箱開展全面檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)存在質(zhì)量問(wèn)題的齒輪，要及時(shí)將其更換。同時(shí)，在齒輪底端相應(yīng)位置進(jìn)行鉆孔，進(jìn)而通過(guò)離心力直接注入潤(rùn)滑。通過(guò)上述方法能夠快速減少齒輪間的摩擦力，防止?jié)櫥患阉鸬脑胍粑廴?，進(jìn)一步提高齒輪結(jié)構(gòu)的運(yùn)行效率。

（2）采用齒形修正法：在實(shí)際使用過(guò)程中，由于齒形存在較大的誤差，常常出現(xiàn)齒頂嚙合現(xiàn)象，造成嚙合精確性不高。為充分提高嚙合的精準(zhǔn)度，可充分采取齒形修正法對(duì)有問(wèn)題的齒形進(jìn)行修整，從而有效減少齒輪噪音。利用齒形修正法主要分以下幾個(gè)步驟：其一，配對(duì)研磨的控制，齒輪嚙合接觸印痕要求在齒面的中央部位，略偏小端和上頂，沿齒長(zhǎng)方向約占50-60%，沿齒高方向大于50%，須與齒頂脫開；齒輪嚙合間隙要求0.10-0.15mm，，研磨好的齒輪副需打刻配對(duì)標(biāo)識(shí)，嚴(yán)禁混配。使嚙合點(diǎn)分布更具合理性，提高嚙合精度[3]。

（3）在對(duì)齒輪進(jìn)行裝配前，應(yīng)對(duì)所有裝配的零部件進(jìn)行清洗，確保裝配后箱體內(nèi)的清潔度要求，一般要求不大于30mg，基本上能夠達(dá)到降低噪音的目的。另外，實(shí)踐工作中發(fā)現(xiàn)，斜齒輪結(jié)構(gòu)在進(jìn)行傳動(dòng)時(shí)，具有較高的平穩(wěn)性，加之嚙合本身不具有較強(qiáng)的沖擊力，因此很難產(chǎn)生共振。

注：本文不涉及差速器產(chǎn)生的噪音

3　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)學(xué)者對(duì)于驅(qū)動(dòng)橋齒輪噪音的降噪方法研究一直在進(jìn)行，成為相關(guān)領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)，在取得研究成果的同時(shí)，我們也要注意到目前相關(guān)研究尚未將驅(qū)動(dòng)橋齒輪噪音問(wèn)題完全解決，因此要在實(shí)踐工作中進(jìn)一步做好降噪處理，特別是過(guò)程的細(xì)節(jié)控制，從而不斷提高綜合生產(chǎn)效益。相關(guān)管理人員要充分重視對(duì)降低齒輪傳動(dòng)噪音的認(rèn)識(shí)，不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)，減少噪音污染對(duì)汽車安全性和舒適性的影響。

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來(lái)源：《大陸橋視野·下》