后桥减速器噪声振动控制的工艺方法与分析

1、后桥减速器噪声振动控制的工艺方法与分析man怎quipment柳州五菱汽车工业有限公司/成建强后桥减速器噪声振动控制的工艺方法与分析随着汽车设计及生产技术的不断提高,各级供应商和整车厂之间el益紧密的合作,不同品牌汽车的使用性能和安全性能差别越来越小.相比之下,汽车的舒适性就常常成为区分汽车品牌好坏的重要因素之一.因此,汽车厂商非常重视提高噪声振动性能,并把它作为新车的亮点.噪声,振动与舒适性是衡量汽车制造质量的一个综合性指标,它给汽车用户的感受是最直接和最表面的.业界将噪声,振动与舒适性的英文缩写为nvh(noise,vibration,harshness),统称为车辆的nvh问题,它是国际

2、汽车业各大整车制造企业和零部件企业关注的问题之.有统计资料显示,整车约有1/3的故障问题出在车辆的nvh上.nvhih题是系统性的,汽车nvhih题也涉及到零部件生产企业.近年随着专业化分工,整车制造企业已经逐渐将大部分零部件交给零部件生产企业来做.盛行的模块化生产方式把汽车装配生产线上的部分装配劳动转移到装配生产线以外的地方去进行.这样,零部件生产企业必然遇ijnvhihq题.设计者考虑的问题也不单纯是零部件的本身,而是零部件与零部件之间,零部件与整车之间的关系.本公司作为上汽通用五菱股份有限公司的主要汽车零部件减速器的供应商.和整车公司合作,对于如何减少减速器噪声做了一些有益的探讨与研究,

3、并得到良好的反馈效果.减速器噪声产生机理汽车主减速器是汽车总成的一个重要部件,其性能对整车质量有着直接影响.减速器作为后桥的核心7d2ostg第8卿mc琨代零朗件ww4件,其主要功用是将输入的转矩增大并相应降低转速,以及当发动机纵置时还具有改变转矩旋转方向的作用,并且要求所选用的主减速比能满足汽车在给定使用条件下具有最佳的动力性和经济性.驱动桥的噪声主要来自主减速器的齿轮和其他传动件.齿轮啮合时,由于齿轮刚度的变化及啮合误差,引起齿轮间振动力的发生.起振力直接引起空气压力的变化,透过壳体形成空气传播音;同时也会引起构造物的振动,经过壳体或线速等传达,形成固体传播音.我公司生

4、产的减速器是具有固定减速比的下偏置单速减速器,所配整车为纵置的后桥驱动桥.在驱动后桥中,减速器齿轮的啮合误差也会引起驱动系和后悬架共振,发生车内噪声.正常行驶,缓加速,缓减速均有可能发生,并且随着加速踏板的踩入速度不同,声音的大小也不同.由于齿轮啮合频率是高频,所以同环境噪声相比很显着.减速器生产装配现场的噪声控制1.齿轮啮合振动控制在驱动桥传动系统中,主减速器的性能是决定该传动系统性能的关键,而齿轮作为减速器的核心件,其加工制造质量的好坏对驱动桥,乃至整车底盘系统的传动性能都有很大的影响.本公司所采用的主减速齿轮类型是格里森制的准双曲面齿轮.齿轮传动的特点是齿轮相互交替啮合,在啮合处既有滚动

5、又有滑动,不可避免地要产生齿与齿之间的撞击和摩擦.另一方面,齿轮的制造误差,安装误差以及发动机曲柄的扭振使其所驱动的齿轮传动的啮合关系遭到破坏,都会使齿轮产生振动并发出噪声.在生产现场,首先在配对机上按照齿轮标准参数进行齿轮配对转动,在从动齿轮凸凹面涂上红丹,主要通过观察从动齿轮面接触印痕和用分贝仪测试齿轮发出声音来判断齿轮的啮合情况.另外本公司同武汉理工大学合作,通过跟踪齿轮在配对问的噪声振动情况和减速器总成装配中齿轮的振动情况及在整车上的齿轮振动情况,规定了齿轮在配对间和减速器总成装配件在静音室正转和反转的振动规定值.在齿轮配对机上和静音室配置了噪声振动检测设备,检查由于周节累计误差和齿形

6、误差的齿轮和减速器总成装配精度的误差的齿轮每转一圈产生一次冲击振动幅度.主要是检测在齿轮中心连线上纵向和径向上所产生的噪声振动值.这样改变了过去单纯在配对间以检查齿轮印痕和齿轮噪声为主,.静音室以检查减速器噪声值为主,靠人主观判断的情况.这样有效避免了由于制造误差造成的齿轮缺陷件流入减速器装配现场,进而流入顾客整车装配现场.2.齿轮啮合印痕的工艺控制啮合印痕是检验齿轮啮合质量的一个重要综合指标,切齿,热处理,装配之后和加载之后都必须进行啮合印痕试验.目前,铣齿及热处理对印痕变动规律的研究较多,而对装配和加载后印痕变化情况则缺乏系统研究.实践证明,齿轮啮合不良是造成齿轮传动噪声,磨损加剧的重要原

7、因.在生产现场,对于齿轮印痕是通过配对间齿轮提供的印痕参考对减速器壳进行测量,并根据实际经验对安装距通过垫片适当加减补偿,使减速器总成装配齿轮的印痕达到最佳啮合状态.通过这几年的探索和研究,公司对齿轮偏置距变大变小和齿轮安装距变大变小及齿轮的装配间隙对齿轮印痕的变化情况摸索出一定规律.结合减速器装配现场,齿轮印痕的变化情况有如下体现:齿轮安装距变大,齿轮从动齿轮凸面印痕会向大端齿顶移动,凹面会向小端齿顶移动;安装距变小,齿轮从动齿轮凸面会向小端齿底移动,凹面会向大端齿底移动;齿轮偏置偏大,齿轮从动齿轮凸面印痕会向小端齿顶移动,凹面会向大端齿顶移动;齿轮偏置偏小,齿轮从动齿轮凸面会向大端齿底移动

8、,凹面会向小端齿底移动;间隙过大,齿轮从动齿轮凸面印痕会向大端齿顶移动,凹面会向齿顶移动;间隙过小,齿轮从动齿轮印痕凸面会向小端齿底移动,凹面会向齿底移动等.当然还有多种其他情况,如轴交man怎quipment角大于90.或小于90.的变化,实际工作中不可能调整轴交角.进行轴交角试验以弄清啮合印痕移动规律,有助于分析各种误差和变形对啮合印痕的影响.通过这些分析与总结,有效地减少了由于装配零件质量如减壳金属切削加工的偏置距误差和齿轮制造误差对齿轮啮合造成的影响,这样最大限度地使减速器齿轮精确地保持正常啮合.因此笔者认为在调整啮合印痕时,应首先保证正确的啮合印痕,然后留出间隙,即遵循齿轮印痕为主,

9、啮合间隙为辅的原则,抛弃以前过分强调以啮合间隙为主的传统观念.这些年通过对减速器故障件的分析,得出齿轮啮合不良是造成减速器噪声异响的一个非常重要的影响因素的结论.同时指出一点,由于我们在生产现场对齿轮印痕的观察是在齿轮无载荷的情况下检查的.通过对整车减速器齿轮印痕的观察,齿轮在承受载荷时,齿轮凸凹面印痕均会向齿面大端移动,故在减速器装配现场,印痕调整最好控制在中间偏小端.3.齿轮安装在装配时的工艺控制在减速器壳与轴承形式已定的情况,主减速器主动齿轮的支承形式及安置方法对其支承刚度影响很大,这是齿轮能正确啮合并具有较高使用寿命的重要因素之一.对于主从动齿轮的支承件轴承(锥齿轮一般采用圆锥滚子轴承

10、)施加适当的预紧力是提高支承刚度的措施之一.预警力的大小直接影响到齿轮传动状态及整个传动系统的精度.在生产现场对主动齿轮的固定通过对轴承选择合适垫片,消除轴承间隙,达到轴承预紧的目的.在主动齿轮拧紧机上,通过伺服电动机旋转,上紧主动齿轮螺母锁紧扭力,当主动齿轮扭力达到工艺规定的范围后,磨合旋转主动齿轮,测量回转力矩,测量合格方为通过.这一切均有装配数据记录,保证了装配质量.这样的装配工艺有效地保持了轴承合适的过盈量.避免了过去由于垫片选择不正确造成轴承过盈量过大和过小的可能.如垫圈选择偏薄,主动齿轮扭力值还没有达到,主动齿轮回转力矩达到工艺规定值,造成过盈量过小.在负载作用下使滚动体与内外环之

11、间产生间隙,使主动齿产生跳动和窜动,造成主从动齿轮啮合不良,噪声增大;如垫圈选择偏厚,主动齿轮扭力超过规定工艺范围值,主动齿轮回转力矩才达到工艺规定值,这样轴承过盈量过大,导致轴承润滑不良出现异常磨损,也会是轴承造成松动,同样会造成主从动齿轮啮合不良.mc琢代墨即件,第8雳71wwmc1950.corn对从动锥齿轮的轴承,由于其支承结构不同.受热后轴承的预紧可能增加,故从动锥齿轮的预紧程度不宜超过支承主动锥齿轮的轴承预紧度.同时指出轴承作为减速器除齿轮的另一个传动件,也会不可避免地出现噪声,虽然噪声很低,往往会被主从动齿轮旋转的噪声掩盖,但轴承对主从动齿轮的支承刚度和啮合频率的影响不能忽视.4

12、.连接法兰面端面圆跳动和径向圆跳动在装配现场的工艺控制在汽车底盘传动系统中,驱动桥输入轴一端与减速器法兰连接(见附图),另一端与中间轴连接.转动轴的两端都是夹持的,不平衡量离心力以瞬时速度中心为界归结到两端.故一般传动轴的动平衡都有两个校正面.归结到传动轴两端的离心力以瞬时速度中心为轴心形成轴向力偶,所以一端的不平衡量将使另一端产生附加振动,也会影响到主减速器里齿轮的啮合状态.为了使传动轴处于动平衡状态时,我公司在减速器装配工艺上增加了检查法兰面的端面圆跳动和径向圆跳动,并在法兰面上标上轻点标识.我们同整车公司合作,在传动轴相应地作了重点标识.装配时,连接发兰面的轻点和传动轴的重点对应装配,有

13、效地降低了传动轴的振动噪声和减速器齿轮噪声.体同整车公司合作,分析减速器振动噪声众所周知,汽车噪声有很多种,来自于发动机,变速器,驱动桥,传动轴和轮胎等.对于整车来说,减速器的噪声,有些是由减速器本身装配质量造成的,有些是与汽车底盘传动系统有关.主减速器噪声在整车上按其发生机理可分为两类:(1)当汽车传动系在小扭振负荷下工作时,由于传动轴的不等速传动或曲轴扭矩波动所激励的传动系扭722011第8期慢代零部件振,将导致主减速器锥齿轮副的轮齿冲击,由此产生的噪声即称之为主减速器齿轮噪声,这种噪声会令人不适.(2)当传动系发生较强的扭振或弯曲振动,通过主减速器主动齿轮的偶

14、合作用,可使驱动桥悬架系产生绕驱动轮轴线的回转仰角振动(简称驱动桥回转振动,有时也称为悬架板簧卷曲振动),悬架作用于车身(承载式或非承载式)的交变力有诱发驾驶室或车身的薄板振动而产生结构噪声和空气噪声,称之为驱动桥噪声或悬架噪声.当以上系统的扭转振系,弯曲振系和回转振系发生共振时,驱动桥回转及由此引起的车内噪声便显着增大,这种噪声可在较宽的频率范围(4002000hz)发生,但频率较单一,接近于纯音,人耳对其很敏感,即使它比车内的其他噪声低10db,也会使乘员感到不适.对于以上原因分析,我公司同整车公司合作,共同改进,得到了良好的效果.整车厂对传动轴进行优化设计和布置,有效地减少了传动轴的转速波动.公司对供应商锥齿轮制造质量加强控制;对减速器壳和差速器壳金属切削加工采用国内先进的加工中心设备和先进的工艺;对减速器装配工艺不断改进,保证了减速器总成产品的装配质量