CN102192303B - 螺旋锥齿轮副啮合噪音计算方法 - Google Patents

螺旋锥齿轮副啮合噪音计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种螺旋锥齿轮副啮合的噪音计算，其计算方法是将螺旋锥齿轮副的齿作为弹簧，齿轮本体做为质量的振动系；安装系统设为刚性的无振动，环境噪音不计算在内；以给定的载荷和噪音值选定参照点，根据整车设计要求确定噪音值、载荷、螺旋锥齿轮副的传动比、主动轮节圆线速度，计算相对滑动率、重合度：计算螺旋锥齿轮振动速度系数，螺旋锥齿轮副振动的振幅，换算螺旋角，计算螺旋锥齿轮副啮合的噪音，结果分析。本发明计算方法简单、计算时间短、误差小准确性高；通过计算分析，优化了螺旋锥齿轮副的结构参数，为合理选取制造工艺和制造精度、降低啮合噪音提供了依据；提高了设计效率，缩短了设计制造周期，有效的降低了制造成本。

Description

螺旋锥齿轮副啮合噪音计算方法
技术领域
在此处键入技术领域描述段落。本发明涉及一种螺旋锥齿轮副啮合的噪音计算。
背景技术
在此处键入背景技术描述段落。齿轮在汽车、机床等机械产品中得到了广泛的应用，齿轮噪音是评价齿轮性能的重要参数。螺旋锥齿轮以其大速比，传动平稳而广泛应用在汽车、机床等机械行业。[0003]目前对螺旋锥齿轮副啮合噪音形成机理进行研究的很多，计算螺旋锥齿轮副噪音的方法是以圆柱齿轮噪音计算方法为基础，依据所应用的工作条件和相关的试验研究数据，对圆柱齿轮噪音计算方法作适当修正。[0004]这种方法计算的螺旋锥齿轮副的啮合噪音，对试验数据依赖很强，用于指导设计和制造时，实际值与计算值符合性差。[0005]为了确保螺旋锥齿轮副的啮合噪音满足设计要求，都以提高制造精度来实现的，这种办法既增大工艺难度，又增加了制造成本且制造时间长。
发明内容
在此处键入发明内容描述段落。本发明的目的是为了克服上述技术的缺点，提供一种方法简单、计算时间短，准确性好、对经验数据依赖性小的螺旋锥齿轮副啮合噪音计算方法。
本发明的螺旋锥齿轮副啮合噪音计算方法，其特点在于所述的计算方法是将螺旋锥齿轮副的齿作为弹簧，齿轮本体做为质量的振动系；安装系统设为刚性的无振动，环境噪音不计算在内；以给定的载荷和噪音值选定参照点，其计算步骤如下：
1、根据整车设计要求确定噪音值、载荷、螺旋锥齿轮副的传动比、主动轮节圆线速度，主动轮节圆线速度不大于25米/秒，根据以上给定参数初步选取
螺旋角： 35°～40°；
2、根据上述参数，计算相对滑动率、重合度：
依据相对滑动率计算公式  η=|η1o-η2o|≤0.00005；
式中：η1o主动轮齿根被动轮齿顶滑动率之和 ，
η2o主动轮齿顶被动轮齿根滑动率之和；
依据公式εa = gva/pvb 计算出重合度，
式中： gva端面当量齿轮啮合线有效长度，单位：毫米，
pvb端面当量齿轮基圆齿距，单位：毫米，
3、由螺旋锥齿轮副的相对滑动率和主动轮节圆线速度，计算螺旋锥齿轮振动速度系数，其计算公式：
fv =ｌg（10+η*ν）
式中：V为主动轮节圆线速度；
4、计算螺旋锥齿轮副振动的振幅，其计算公式：
X=（Fr 2+ fｐｂ 2）1/2
式中：Fr 节圆跳动公差，单位：微米；
fｐｂ单个齿距公差，单位：微米；
5、由螺旋角和重合度计算换算螺旋角，其计算公式：
Y1=（1-tg（β/2））/εａ 1/4
式中：β：螺旋角，单位：度；
εａ: 重合度；
6、由传动比计算传动比系数，其计算公式：
Yｕ=u1/8
   式中：u 传动比；
7、由螺旋锥齿轮副的振动速度系数、螺旋锥齿轮副振动的振幅、换算螺旋角和传动比系数，计算螺旋锥齿轮副啮合的噪音，其计算公式：
    L=20* (Y1*Yu *fv+lg(1+w)+lgX+1)
   式中：W：齿轮副传递的功率，单位：马力；
8、结果分析
由计算螺旋锥齿轮副啮合的噪音值和设计要求值，计算噪音差值，其计算公式：
LL0=|L-L0 |≤2
式中：LL0噪音差值
L0设计点噪音值
当LL0小于给定绝对误差时，螺旋锥齿轮副的设计参数满足设计要求，计算结束，否则回到步骤1重新选择螺旋锥齿轮的设计参数：重复1—8的步骤。
本发明的螺旋锥齿轮副啮合噪音计算方法简单、计算时间短、误差小准确性高；通过计算分析，优化了螺旋锥齿轮副的结构参数，为合理选取制造工艺和制造精度、降低螺旋锥齿轮副啮合噪音提供了依据；提高了设计效率，缩短了设计制造周期，通过合理选取制造工艺和制造精度，有效的降低了制造成本。
附图说明
附图是本发明的计算模型的示意图。
图中：1、被动螺旋齿轮，2、主动锥齿轮，3、参照点。
具体实施方式
将螺旋锥齿轮副的齿作为弹簧，齿轮本体做为质量的振动系；安装系统设为刚性的没有振动，环境噪音不计算在内；螺旋锥齿轮副给定载荷为74马力和噪音值80分贝并选定参照点3，参照点3与螺旋锥齿轮副的距离为1米，螺旋锥齿轮副啮合噪音计算步骤如下：计算数据见附表。
附表
Figure 383450DEST_PATH_IMAGE002
1、依据汽车整车设计要求，螺旋锥齿轮副的啮合噪音值为80分贝以下、主动轮输入载荷为74马力、主动轮节圆线速度为15.9米/秒、传动比1.65，初步确定螺旋锥齿轮副的螺旋角35°；
2、根据上述参数，计算相对滑动率、重合度，
计算相对滑动率η：
η=|0.10612-0.10617|=0.00005
计算重合度εａ：
εａ = gva/pvb =41.7/24.97=1.67
3、由螺旋锥齿轮相对滑动率η和主动轮节圆线速度ν，计算螺旋锥齿轮振动速度系数fv：
fv =lg（10+η*ν）=lg（10+0.00005*15.9）
     =1.00003
4、计算螺旋锥齿轮副振动的振幅X：
首先采用铣齿工艺，则：Fr=8微米，fｐｂ=7微米,
X=（Fr 2+ fｐｂ 2）1/2
   =（82+ 72）1/2
  =10.63
5、由螺旋角和重合度计算换算螺旋角Y1：
Y1=（1-tg（β/2））/εａ 1/4
Y1=0.6017
6、由传动比u计算传动比系数Yｕ：
Yｕ=u1/8
   Yｕ=1.0646
7、由螺旋锥齿轮副的振动速度系数、螺旋锥齿轮副振动的振幅、换算螺旋角和传动比系数，计算螺旋锥齿轮副啮合噪音值L：
    L=20* (Y1*Yu *fv+lg(1+w)+lgX+1)
    =20*(0.6017*1.0646*1.00003+lg(1+74)+lg10.63+1)
     =90.85(分贝)
8、结果分析
由计算螺旋锥齿轮副啮合的噪音值和设计要求值，计算噪音差值：
LL0=|L-L0 |=|90.85-80|=10.52＞2，
从计算结果来看，螺旋锥齿轮副的设计参数不能满足设计要求，必须对设计参数进行优化：
1、依据汽车整车设计要求，螺旋锥齿轮副的啮合噪音值为80分贝以下、主动轮输入载荷为74马力、主动轮节圆线速度为15.9米/秒、传动比1.65，螺旋锥齿轮副的螺旋角仍然取35°；
2、根据上述参数，计算相对滑动率、重合度，
计算相对滑动率η：
η=|0.10612-0.10617|=0.00005
计算重合度εａ：
εａ = gva/pvb =42.39/18.35=2.31
3、由螺旋锥齿轮相对滑动率η和主动轮节圆线速度ν，计算螺旋锥齿轮振动速度系数fv：
fv =lg（10+η*ν）=lg（10+0.00005*15.9）
     =1.00003
4、计算螺旋锥齿轮副振动的振幅X：
首先采用铣齿工艺，则：Fr=6微米，fｐｂ=5微米,
X=（Fr 2+ fｐｂ 2）1/2
   =（62+ 52）1/2
  =7.81
5、由螺旋角和重合度计算换算螺旋角Y1：
Y1=（1-tg（β/2））/εａ 1/4
Y1=0.6017
6、由传动比u计算传动比系数Yｕ：
Yｕ=u1/8
   Yｕ=1.0646
7、由螺旋锥齿轮副的振动速度系数、螺旋锥齿轮副振动的振幅、换算螺旋角和传动比系数，计算螺旋锥齿轮副啮合噪音值L：
    L=20* (Y1*Yu *fv+lg(1+w)+lgX+1)
    =20*(0.6017*1.0646*1.00003+lg(1+74)+lg10.63+1)
     =87.18(分贝)
8、结果分析
由计算螺旋锥齿轮副啮合的噪音值和设计要求值，计算噪音差值：
LL0=|L-L0 |=|87.18-80|=7.18＞2，
从计算结果来看，螺旋锥齿轮副的设计参数不能满足设计要求，必须再次对设计参数进行优化：
1、依据汽车整车设计要求，螺旋锥齿轮副的啮合噪音值为80分贝以下、主动轮输入载荷为74马力、主动轮节圆线速度为15.9米/秒、传动比1.65，螺旋锥齿轮副的螺旋角取40°；
2、根据上述参数，计算相对滑动率、重合度，
计算相对滑动率η：
η=|0.10612-0.10617|=0.00005
计算重合度εａ：
εａ = gva/pvb =44.31/16.956=2.5
3、由螺旋锥齿轮相对滑动率η和主动轮节圆线速度ν，计算螺旋锥齿轮振动速度系数ｆν：
fv =lg（10+η*ν）=lg（10+0.00005*15.9）
     =1.00003
4、计算螺旋锥齿轮副振动的振幅X：
首先采用铣齿工艺，则：Fr=3微米，fｐｂ=2微米,
X=（Fr 2+ fｐｂ 2）1/2
   =（32+ 22）1/2
  =3.606
5、由螺旋角和重合度计算换算螺旋角Y1：
Y1=（1-tg（β/2））/εａ 1/4
Y1=0.5058
6、由传动比u计算传动比系数Yｕ：
Yｕ=u1/8
   Yｕ=1.0646
7、由螺旋锥齿轮副的振动速度系数、螺旋锥齿轮副振动的振幅、换算螺旋角和传动比系数，计算螺旋锥齿轮副啮合噪音值L：
    L=20* (Y1*Yu *fv+lg(1+w)+lgX+1)
    =20*(0.6017*1.0646*1.00003+lg(1+74)+lg10.63+1)
     =79.41(分贝)
8、结果分析
由计算螺旋锥齿轮副啮合的噪音值和设计要求值，计算噪音差值：
LL0=|L-L0 |=|79.41-80|=0.59＜2，
满足设计要求。

Claims (1)

1.一种螺旋锥齿轮副啮合噪音计算方法，其特点在于所述的计算方法是将螺旋锥齿轮副的齿作为弹簧，齿轮本体做为质量的振动系；安装系统设为刚性的无振动，环境噪音不计算在内；以给定的载荷和噪音值选定参照点，其计算步骤如下：
A、根据整车设计要求确定噪音值、载荷、螺旋锥齿轮副的传动比、主动轮节圆线速度，主动轮节圆线速度不大于25米/秒，根据以上给定参数初步选取
螺旋角：35°～40°；
按噪音要求选择加工方法确定节圆跳动公差、齿距公差；
B、根据上述参数，计算相对滑动率、重合度：
依据相对滑动率计算公式η=|η1o-η2o|≤0.00005；
式中：η1o主动轮齿根被动轮齿顶滑动率之和，
η2o主动轮齿顶被动轮齿根滑动率之和；
依据公式εa=gva/pvb计算出重合度，
式中：gva端面当量齿轮啮合线有效长度，单位：毫米，
pvb端面当量齿轮基圆齿距，单位：毫米，
C、由螺旋锥齿轮副的相对滑动率和主动轮节圆线速度，计算螺旋锥齿轮振动速度系数，其计算公式：
fv=ｌg（10+η*ν）
式中：V为主动轮节圆线速度；
D、计算螺旋锥齿轮副振动的振幅，其计算公式：
X=（Fr 2+fｐｂ 2）1/2
式中：Fr节圆跳动公差，单位：微米；
fｐｂ单个齿距公差，单位：微米；
E、由螺旋角和重合度计算换算螺旋角，其计算公式：
Y1=（1-tg（β/2））/εａ 1/4
式中：β：螺旋角，单位：度；
εａ:重合度；
F、由传动比计算传动比系数，其计算公式：
Yｕ=u1/8
式中：u传动比；
G、由螺旋锥齿轮副的振动速度系数、螺旋锥齿轮副振动的振幅、换算螺旋角和传动比系数，计算螺旋锥齿轮副啮合的噪音，其计算公式：
L=20*(Y1*Yu*fv+lg(1+w)+lgX+1)
式中：W：齿轮副传递的功率，单位：马力；
H、结果分析
由计算螺旋锥齿轮副啮合的噪音值和设计要求值，计算噪音差值，其计算公式：
LL0=|L-L0|≤2
式中：LL0噪音差值
L0设计点噪音值
当LL0小于给定绝对误差时，螺旋锥齿轮副的设计参数满足设计要求，计算结束，否则回到步骤A重新选择螺旋锥齿轮的设计参数：螺旋角、节圆跳动公差、齿距公差，重复A-H的步骤。
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