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電動(dòng)汽車(chē)變速箱齒輪修形技術(shù)研究

2019-04-23 00:15:57·  來(lái)源：齒輪傳動(dòng)  作者：朱國(guó)方  
　
近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展，汽車(chē)作為一種交通工具在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用已經(jīng)非常的普遍。電動(dòng)汽車(chē)因?yàn)榫哂歇?dú)特的優(yōu)點(diǎn)也是人們?nèi)粘＝煌üぞ叩倪x擇之一。電動(dòng)汽車(chē)變
近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展，汽車(chē)作為一種交通工具在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用已經(jīng)非常的普遍。電動(dòng)汽車(chē)因?yàn)榫哂歇?dú)特的優(yōu)點(diǎn)也是人們?nèi)粘＝煌üぞ叩倪x擇之一。電動(dòng)汽車(chē)變速箱齒輪部件是電動(dòng)汽車(chē)能夠代步的重要結(jié)構(gòu)，如果這個(gè)部分出現(xiàn)了問(wèn)題，將會(huì)使得整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)沒(méi)有辦法正常運(yùn)行。文章通過(guò)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)變速箱齒輪的修形技術(shù)進(jìn)行研究討論，分析電動(dòng)汽車(chē)變速箱齒輪的結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)維修技術(shù)的提高。

1 概述

電動(dòng)汽車(chē)在人們?nèi)粘Ｉ钪械倪\(yùn)用，不僅滿(mǎn)足了人們生活的需要，同時(shí)也緩解了石油供應(yīng)的壓力，大大改善了人們的生活質(zhì)量。變速箱齒輪的存在是電動(dòng)汽車(chē)能夠正常運(yùn)行的關(guān)鍵，加強(qiáng)變速箱齒輪修形技術(shù)的研究，能夠保證電動(dòng)汽車(chē)處于持續(xù)運(yùn)行的狀態(tài)，同時(shí)減少問(wèn)題的出現(xiàn)。

2 加強(qiáng)電動(dòng)汽車(chē)變速箱齒輪修形技術(shù)重要性

汽車(chē)變速齒輪傳動(dòng)裝置是汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)本身極其重要的設(shè)備之一，它的振動(dòng)和工作性能會(huì)反映到汽車(chē)駕駛當(dāng)中的安全性和舒適度，并且會(huì)極大的影響汽車(chē)的整體性能。因此對(duì)于汽車(chē)齒輪變速箱的研究與分析十分必要，我們自分析過(guò)程中通過(guò)建模仿真來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)，在模擬中向現(xiàn)實(shí)靠近以得到最真實(shí)的數(shù)據(jù)。針對(duì)汽車(chē)齒輪變速箱的振動(dòng)分析可以為改變傳動(dòng)裝置振動(dòng)噪音提供依據(jù)，也就是為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供保障?，F(xiàn)代社會(huì)高速發(fā)展，對(duì)工業(yè)技術(shù)的要求越來(lái)越高，整個(gè)汽車(chē)工業(yè)向著更高速、高效、自動(dòng)化的方向發(fā)展。當(dāng)汽車(chē)工業(yè)向前邁進(jìn)，汽車(chē)變速箱的振動(dòng)對(duì)整個(gè)汽車(chē)性能的好壞又起到一個(gè)關(guān)鍵作用，傳遞功率就將會(huì)不斷加大，對(duì)汽車(chē)變速箱的要求也更高，對(duì)駕駛員的集中力影響，對(duì)汽車(chē)工作性能的影響也會(huì)越來(lái)越大，汽車(chē)變速箱的振動(dòng)噪音等問(wèn)題也會(huì)越來(lái)越受到重視。汽車(chē)齒輪變速箱是汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)中關(guān)鍵的一部分，它的好壞決定著整個(gè)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的感官和壽命。因此對(duì)于汽車(chē)齒輪變速箱的研究與分析十分必要，我們自分析過(guò)程中通過(guò)建模仿真來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)，在模擬中向現(xiàn)實(shí)靠近以得到最真實(shí)的數(shù)據(jù)。通過(guò)這些數(shù)據(jù)再進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與處理，這大大提高了整個(gè)汽車(chē)工業(yè)優(yōu)化的效率，也在分析優(yōu)化中對(duì)每一種情況能夠做出相應(yīng)的對(duì)策。這是此項(xiàng)研究的終極目的，因此電動(dòng)汽車(chē)變速箱齒輪修形技術(shù)應(yīng)得到更多的重視。

3 汽車(chē)齒輪變速箱的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)

研究汽車(chē)齒輪變速箱的振動(dòng)必須了解汽車(chē)齒輪變速箱的內(nèi)部構(gòu)造，汽車(chē)齒輪變速箱有強(qiáng)制、半自動(dòng)及自動(dòng)式操縱變速箱三種類(lèi)型。它的主要功能是調(diào)整變化傳動(dòng)比，也就是控制汽車(chē)本身在不同環(huán)境、路況與速度下進(jìn)行處理。汽車(chē)變速箱的結(jié)構(gòu)有兩部分，一個(gè)是變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要用于傳遞速度、扭矩等，另一個(gè)是變速操縱機(jī)構(gòu)主要用于控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。


4 汽車(chē)齒輪變速箱振動(dòng)問(wèn)題

汽車(chē)變速箱的齒輪嚙合是隨著時(shí)間而變化的，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程。當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，變速箱就成為一個(gè)以時(shí)間為變化的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。因此，齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)不是一個(gè)單一的一成不變的過(guò)程，而是一個(gè)多軸、多動(dòng)向、多層次的動(dòng)態(tài)振動(dòng)過(guò)程。需要同時(shí)兼顧多個(gè)方向的問(wèn)題才能深度探究齒輪變速箱的問(wèn)題。汽車(chē)齒輪變速箱的運(yùn)轉(zhuǎn)依靠齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)激勵(lì)，包括外部和內(nèi)部激勵(lì)兩個(gè)部分。外部激勵(lì)是發(fā)動(dòng)機(jī)輸入力矩及負(fù)載的力矩波動(dòng)或變化，內(nèi)部激勵(lì)是嚙合部分直接產(chǎn)生的激勵(lì)。內(nèi)部激勵(lì)又分為剛和激勵(lì)、誤差激勵(lì)及嚙合沖擊激勵(lì)。其中嚙合沖擊激勵(lì)是汽車(chē)齒輪變速箱產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的主要部分。因此我們需要建立動(dòng)力學(xué)模型來(lái)深度分析以達(dá)到振動(dòng)最小化的目標(biāo)。

4.1 建立動(dòng)力學(xué)模型

通過(guò)MASTA軟件建立傳動(dòng)系動(dòng)力學(xué)模型以深度分析汽車(chē)齒輪變速箱的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，以高仿真方式模擬來(lái)解決相應(yīng)問(wèn)題，是優(yōu)化設(shè)計(jì)的最大關(guān)鍵。

4.2 齒輪與軸的建模

建模在MASTA軟件中是通過(guò)設(shè)置參數(shù)來(lái)完成的，只要將關(guān)鍵數(shù)據(jù)如中心距、齒數(shù)及壓力角等數(shù)據(jù)輸入，就會(huì)自動(dòng)生成二維或三維的模型。在MASTA軟件中，軸分為標(biāo)準(zhǔn)軸和異形軸這兩類(lèi)。標(biāo)準(zhǔn)軸是指結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)的軸，異形軸則是指結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)的軸。標(biāo)準(zhǔn)軸在MASTA軟件中的核心模塊中就能建立，異形軸要選擇結(jié)構(gòu)柔性模塊來(lái)建立。在軟件中軸依然可以直接選擇材料，方便的進(jìn)行處理建模中發(fā)生的問(wèn)題。

4.3 同步器及軸承建模

軸承作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件，在MASTA軟件中可以直接設(shè)置，選擇對(duì)應(yīng)的軸承，如NSK等。選擇之后將會(huì)自動(dòng)生成，如果發(fā)生特殊情況需要特殊軸承，可以在軟件中加入軸承的新的參數(shù)來(lái)完成建模。同步器支架周和與同步器相撇和的齒輪支架軸的建立是同步器建模的關(guān)鍵，支架軸和軸之間與齒輪支架軸所用連接不同，前者是花間連接，后者是滾針軸承連接。MASTA軟件會(huì)自動(dòng)生成簡(jiǎn)單的模型來(lái)幫助建模，也可以自定義同步器的參數(shù)，于此同時(shí)殼體導(dǎo)入也應(yīng)注意實(shí)際情況。

5 汽車(chē)齒輪變速箱的優(yōu)化

汽車(chē)齒輪變速箱的振動(dòng)噪音可通過(guò)建模仿真得到可靠數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行合理的運(yùn)算以達(dá)到振動(dòng)最小化的目的，而這個(gè)目的就是優(yōu)化設(shè)計(jì)。如何優(yōu)化設(shè)計(jì)齒輪變速箱是不同于分析的一大關(guān)鍵點(diǎn)，當(dāng)?shù)玫较鄳?yīng)數(shù)據(jù)時(shí)注意收集整理相關(guān)數(shù)據(jù)，善于總結(jié)得出結(jié)論并實(shí)施驗(yàn)證是振動(dòng)分析的最終目的。


5.1 微觀修形優(yōu)化

從微觀的角度來(lái)看，汽車(chē)齒輪變速箱優(yōu)化分為齒向修形、齒廓修形和輪齒修形。

5.1.1 齒向修形和齒廓修形 由于不存在絕對(duì)理想化的情況，輪齒齒面載荷分布會(huì)出現(xiàn)不均勻的狀況，因此齒輪設(shè)計(jì)者應(yīng)高度重視載荷的均勻性以達(dá)到優(yōu)化。產(chǎn)生不均勻的情況有兩種，一種為裝配誤差導(dǎo)致的本來(lái)相嚙合的副中心線不平行，出現(xiàn)嚙合齒輪錯(cuò)位即偏載現(xiàn)象。另一種是傳動(dòng)系統(tǒng)中載荷引起的軸變形，產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)。齒向修形在這時(shí)會(huì)起到提高齒輪承載力和傳動(dòng)可靠性，對(duì)齒輪載荷的均勻性有明顯作用。以上可以看出，齒輪變速箱在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，遭受著荷載等問(wèn)題使得各部位零件出現(xiàn)變形等出現(xiàn)誤差，因此齒向修形是非常有必要的。齒廓修形是指在齒輪受到負(fù)載時(shí)會(huì)產(chǎn)生齒輪的彈性變形，產(chǎn)生齒輪的嚙入嚙出沖擊，同時(shí)齒輪嚙合剛度是不斷變化的，易發(fā)生載荷突變。人為的干涉齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程，適當(dāng)消去嚙合齒輪發(fā)生干涉的部分，以保證齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性，降低振動(dòng)及噪音。

5.1.2 輪齒修形 輪齒修形大部分都是按對(duì)來(lái)進(jìn)行，很少進(jìn)行單個(gè)加工。并且輪齒修形的標(biāo)準(zhǔn)各家企業(yè)、各個(gè)單位和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)都不相同。在輪齒修形進(jìn)行的同時(shí)，必須要時(shí)刻注意頂部倒角的控制，因?yàn)樾扌问苡行У凝X頂圓直徑影響。如果不嚴(yán)格控制頂部倒角，齒輪的實(shí)際嚙合重合度會(huì)降低。在進(jìn)行修形后，在輕、空載情況下增加了齒頂與齒輪的間隙，會(huì)產(chǎn)生壓流導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)的不平穩(wěn)。

5.2 宏觀參數(shù)優(yōu)化

宏觀參數(shù)的優(yōu)化可以在MASTA軟件下完成。傳動(dòng)系統(tǒng)的承載力依舊是壽命和齒輪總體尺寸的比是提高汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的核心。齒輪的優(yōu)化處理要在齒輪的副中心距、精度和寬度都保持平衡即不變的基礎(chǔ)上進(jìn)行，改變參數(shù)也可方便的在設(shè)計(jì)中改動(dòng)。選擇安全系數(shù)或損傷率來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化強(qiáng)度的改變，在MASTA中常用損傷率來(lái)進(jìn)行這一改變。

6 結(jié)語(yǔ)

總而言之，電動(dòng)汽車(chē)變速箱齒輪的修形技術(shù)是為了實(shí)現(xiàn)汽車(chē)質(zhì)量的提升，給人們提供最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。在了解電動(dòng)汽車(chē)變速箱齒輪的構(gòu)造后，才能夠更加準(zhǔn)確的進(jìn)行修形的工作，才能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)質(zhì)量的提升。
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