CN116952572A - 一种变速器或新能源减速器啸叫快速诊断及优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种变速器或新能源减速器啸叫快速诊断及优化方法，涉及机械工程技术领域。该变速器或新能源减速器啸叫快速诊断及优化方法，该方法通过优化传递误差TE来减小齿轮激励，包括以下步骤：S1.快速定位和识别齿轮啸叫噪声源在故障诊断过程中，通过计算和简单的手机音频处理软件，如Oscope和SpectrumView，可以识别特定的啸叫声齿轮。本发明中，该方法针对传统主观驾评方法的缺陷进行了优化，通过计算和简单的手机音频处理软件，可以识别特定的啸叫声齿轮，快速锁定异响的主要贡献齿轮，与传统的NVH测试相比，该方法具有实时性、成本低、使用方便等优点。在实际应用中，该方法能够快速地锁定异响点，加快故障诊断和改进速度，大大提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及机械工程技术领域，具体为一种变速器或新能源减速器啸叫快速诊断及优化方法。
背景技术
根据齿轮动力学原理，啸叫问题主要是由于***的自由模态和齿轮的啮合频率重合的位置为变速器或新能源减速器的潜在共振点。而在实际工作过程中，如果潜在共振点和齿轮的动态啮合力的峰值恰巧重合，就会形成变速器或新能源减速器特定转速下的啸叫问题。
啸叫问题一直是变速器或新能源减速器设计的顶级难题之一，传统的解决方法往往需要进行大量的NVH测试和样件研制试验，耗时费力，导致研制周期长、投入成本大，影响项目的顺利推进。同时，合作开发时，巨额的开发经费也成了制约因素，对于项目的经济效益存在影响。目前，查询相关专利及论文，尚未发现既能低成本又能快速解决啸叫问题的有效手段。
因此，本领域技术人员提供了一种变速器或新能源减速器啸叫快速诊断及优化方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种变速器或新能源减速器啸叫快速诊断及优化方法，解决了变速器或新能源减速器啸叫的问题，同时可以避免对批量生产的变速器或新能源减速器进行大规模改动所带来的成本和时间的损失。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种变速器或新能源减速器啸叫快速诊断及优化方法，该方法通过优化传递误差TE来减小齿轮激励，包括以下步骤：
S1.快速定位和识别齿轮啸叫噪声源
在故障诊断过程中，通过计算和简单的手机音频处理软件，如Oscope和SpectrumView，可以识别特定的啸叫声齿轮。以Oscope软件为例，具体操作步骤如下：
1)软件准备：首先，在使用的手机上安装Oscope.app软件；
2)参数计算：根据啸叫车辆的速比和轮胎规格，计算不同传动比下不同齿轮对的whine频率，计算公式如下：
车速(km/h)＝发动机转速*60*π*轮胎直径/(1000*主减速比*相应齿轮比)
基于上述公式，计算相应齿轮比的车速、发动机转速和齿轮啸叫频率之间的对应关系。
3)主观驾驶评估+Oscope测试：在主观驾驶评估过程中，当驾驶员听到尖锐的啸叫时，观察软件，并且通过选择软件提供的亮带坐标，可以识别引起啸叫噪声的特定齿轮副。
S2.锁定异常点并进行纠正
锁定确定噪声源的齿轮对后，需要进行以下工作：
1)首先，测量齿轮副的齿面参数，并检查是否有缺陷。对于齿轮，除了观察数值是否存在严重缺陷外，还应注意齿轮齿形和齿向形状；
2)其次是测量齿轮配合尺寸，是否存在因安装不当导致的啮合激励；
3)如以上测量均可以满足规定，则须继续进行深入分析，优化当前设计参数，降低啮合激励。
S3.第一轮测试工作
在这一阶段，需要进行斑点试验测试、传递误差测试、NVH测试等，以便清晰描述当前的问题，为后继改善提供更详尽的依据；
同时，以上测量结果应形成以下报告：接触斑点测试报告、传递误差测量报告、变速器或新能源减速器NVH测试报告。
S4.优化传递误差
在不进行***结构及刚度调整的基础上，优化传递误差的有效措施为进行齿轮微观修形调整。进行修形方案的调整步骤如下：
1)通过Romax接触斑点分析模块，计算给定默认鼓形量且齿形、齿向不修形方案的接触斑点，观察接触是否存在偏载的情况，如果存在接触不对中，则需要将接触斑点对中；
2)在将接触斑点居中后，则需要进一步调整鼓形量、齿顶修缘量等，过程中使用遗传算法进行海量求解，并关注最优解；
3)然后重新计算使用全阶乘方法求得云图，使用投影法求得修形名义值和公差带，此处应该结合企业加工能力考虑公差带的合理设计；
4)以上步骤重新设计后，可以进一步降低关注工况的传递误差，且以上测量结果应形成以下报告：微观几何研究报告。
S5.进行第二轮测试
按照步骤S4重新优化修形方案研制的样件，并尽可能降低齿轮的传递误差，将改进后的样件上车，主观驾评及Oscope测试软件测量均改善明显，则可以锁定方案，同时针对改善明显的方案，应抽一台进行第二轮NVH测试及传递误差测试，以量化优化的具体效果；
同时，以上测量结果应形成以下报告：传递误差测量报告、变速器或新能源减速器NVH测试报告。
S6.获得结论
通过第一轮测试，确认了传动误差过大，导致噪声异常的问题，并通过斑点试验、传递误差测试和NVH测试等多个方面进行了深入的分析和测试，为后续的优化改善提供了有力的依据；
通过第二轮测试，对优化后的传动***进行了测试验证，并发现改善效果显著，符合设计要求。
进一步地，所述步骤S1中的故障诊断能够达到通过主观驾驶评估快速定位啸叫噪声源的目的，避免占用转毂和测试资源，大大简化了分析过程。
进一步地，所述步骤S2中的步骤1)在进行测量齿轮副的齿面参数，并检查是否有缺陷时，根据生产经验，在1000：1的齿轮测单中，应避免以下严重的问题，如反向弯曲、顶部凸出、s形齿和中凹，凹量应＜1.5μm；
对齿阔形状来说：中凸＞理想渐开线＞中凹＞齿顶瘦＞齿顶肥；
对齿向形状来说：中凸＞理想齿轮＞中凹；
对磨齿齿轮来说：需要控制三截面一致性＜0.01mm，同时对于一对齿轮，尽量采用一磨一珩，如果是一对磨齿齿轮，则需要避免齿面出现规律波纹的问题。
进一步地，所述步骤S2中的步骤2)在进行测量齿轮配合尺寸，是否存在因安装不当导致的啮合激励时，以下要素也需要关注：壳体中心孔的位置度为0.05mm，中心距误差最低要求为±0.025mm，输入端花键及输出端花键跳动＜0.02mm，档位齿轮的径向配合间隙及锥轴承选垫是否符合要求等。
进一步地，所述步骤S3中的接触斑点试验是一种评价齿轮副啮合接触区域的试验方法，通过检测齿轮副表面涂层的磨损或转移情况来判断接触区域的位置和大小，具体地说，该试验是通过先在齿轮副轮齿表面喷涂印痕涂料，在齿轮副啮合过程中观察涂料磨损或转移情况来进行的，硬涂层涂料适用于使用涂层磨损显示接触区域，而软涂层涂料适用于使用图层转移显示接触区域；
具体的测试过程如下：
①、首先准备一台被试样机，至少包含齿轴、差速器、轴承等零部件，其他影响***刚度的零件和部件也需要安装，而对***刚度无影响的零件或部件则无需安装；
②、随样机需附带装机报告以及壳体轴承孔的位置度检测报告和齿轮的齿形、齿向计量报告，供接触斑点评价时使用。同时，若可选用精度较高的壳体和齿轴件对于试验结果的精确性和结果复现有较大帮助；
③、被试件需要在试验前按照试验大纲规定完成各个档位的磨合，并清空变速器油；
④、接触斑点试验在台架上进行，被试件通过加载电机进行加载，或者采用两个电机，其中一个锁死即可；
⑤、台架的加载转速和扭矩可控，输出转速为1r/min-10r/min，输出扭矩应全面覆盖0扭矩至被试件最大设计扭矩，台架扭矩和转速控制偏差不大于±5％。
进一步地，所述步骤S3中的传递误差是指在一对啮合齿轮中，从动齿轮的实际位置与理想位置，即齿轮无误差、无挠曲、刚度无限大时的啮合位置的位置之差，由于理想齿轮并不存在，因此使用主动齿轮的转角除以传动比，近似代替从动齿轮的理想转角；
传递误差的测量步骤如下：
①、使用脉冲计数器准确测的脉冲数量；
②、上述测量将数据发送到PC端；
③、测试软件根据脉冲量计算当前轴的角位移；
④、将小齿轮的角位移除以传动比，得到大齿轮理想的角位移；
⑤、将实际的齿轮角位移，即根据大齿轮脉冲算出的角位移，减去理想的大齿轮角位移，即根据小齿轮和传动比换算得到的角位移，就可以得到传递误差。
进一步地，所述步骤S3中的NVH测试与手机软件Oscope相比，需要接入车辆的转速信号，测试后可以生成关于发动机转速、啸叫频率及啸叫分贝值的COLORMAP图及关注档位齿阶次的阶次切片图，其优点是数据处理全靠后台处理，但不能做到实时判断。
进一步地，所述步骤S3中的斑点试验标准可参照《GBZ 18620.4-2008圆柱齿轮检验实施规范第4部分：表面结构和轮齿接触斑点的检验》；传递误差测试可重点关注重点扭矩的传递误差峰值与NVH测试的对应情况；根据《Gear Noise And Vibration》书中的结论，传递误差降低一倍，将使噪声降低8-10dB。
(三)有益效果
本发明提供了一种变速器或新能源减速器啸叫快速诊断及优化方法。具备以下有益效果：
1、本发明提供了一种变速器或新能源减速器啸叫快速诊断及优化方法，该方法针对传统主观驾评方法的缺陷进行了优化，通过计算和简单的手机音频处理软件，可以识别特定的啸叫声齿轮，快速锁定异响的主要贡献齿轮，与传统的NVH测试相比，该方法具有实时性、成本低、使用方便等优点。在实际应用中，该方法能够快速地锁定异响点，加快故障诊断和改进速度，大大提高了工作效率。
2、本发明提供了一种变速器或新能源减速器啸叫快速诊断及优化方法，该方法通过优化传递误差TE来减小齿轮激励，先优化接触斑点，使其居中，然后再优化鼓形量、齿顶修缘量等参数，使传递误差最小化。此外，还独创了一种投影法，通过考虑公差带和不断调整修形方案，使批产产品达到最优范围，提高变速器的合格率，相比于传统方法，该方法考虑了实际工艺水平，具有更好的工艺精度和修形效果。
3、本发明提供了一种变速器或新能源减速器啸叫快速诊断及优化方法，该方法总结了大量攻关经验，提供了一系列齿轮关注要点，对于排查质量问题具有很清晰的、全面的指导意义。通过锁定异常点并进行整改，可以及时消除问题，提高产品质量和生产效率，实现了测试－设计优化－工艺控制的闭环，实现最低成本、最快速度的响应，能够快速锁定异常问题点并对已批产产品实现快速改进。
附图说明
图1为本发明的啸叫攻关过程流程图；
图2为本发明的手机处理软件Oscope测试界面图；
图3为本发明的实施例2中的故障变速器单体TE测量结果图；
图4为本发明的实施例2中的故障机整车NVH测试结果图；
图5为本发明的实施例2中的优化后变速器单体TE测量结果；
图6为本发明的实施例2中的优化后整车NVH测试结果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1所示，本发明实施例提供一种变速器或新能源减速器啸叫快速诊断及优化方法，该方法通过优化传递误差TE来减小齿轮激励，包括以下步骤：
S1.快速定位和识别齿轮啸叫噪声源
在故障诊断过程中，通过计算和简单的手机音频处理软件，如Oscope和SpectrumView，可以识别特定的啸叫声齿轮。以Oscope软件为例，具体操作步骤如下：
1)软件准备：首先，在使用的手机上安装Oscope.app软件；
2)参数计算：根据啸叫车辆的速比和轮胎规格，计算不同传动比下不同齿轮对的whine频率，计算公式如下：
车速(km/h)＝发动机转速*60*π*轮胎直径/(1000*主减速比*相应齿轮比)
基于上述公式，计算相应齿轮比的车速、发动机转速和齿轮啸叫频率之间的对应关系。
3)主观驾驶评估+Oscope测试：在主观驾驶评估过程中，当驾驶员听到尖锐的啸叫时，观察软件，并且通过选择软件提供的亮带坐标，可以识别引起啸叫噪声的特定齿轮副。
S2.锁定异常点并进行纠正
锁定确定噪声源的齿轮对后，需要进行以下工作：
1)首先，测量齿轮副的齿面参数，并检查是否有缺陷。对于齿轮，除了观察数值是否存在严重缺陷外，还应注意齿轮齿形和齿向形状；
2)其次是测量齿轮配合尺寸，是否存在因安装不当导致的啮合激励；
3)如以上测量均可以满足规定，则须继续进行深入分析，优化当前设计参数，降低啮合激励。
S3.第一轮测试工作
在这一阶段，需要进行斑点试验测试、传递误差测试、NVH测试等，以便清晰描述当前的问题，为后继改善提供更详尽的依据；
同时，以上测量结果应形成以下报告：接触斑点测试报告、传递误差测量报告、变速器或新能源减速器NVH测试报告。
S4.优化传递误差
在不进行***结构及刚度调整的基础上，优化传递误差的有效措施为进行齿轮微观修形调整。进行修形方案的调整步骤如下：
1)通过Romax接触斑点分析模块，计算给定默认鼓形量且齿形、齿向不修形方案的接触斑点，观察接触是否存在偏载的情况，如果存在接触不对中，则需要将接触斑点对中；
2)在将接触斑点居中后，则需要进一步调整鼓形量、齿顶修缘量等，过程中使用遗传算法进行海量求解，并关注最优解；
3)然后重新计算使用全阶乘方法求得云图，使用投影法求得修形名义值和公差带，此处应该结合企业加工能力考虑公差带的合理设计；
4)以上步骤重新设计后，可以进一步降低关注工况的传递误差，且以上测量结果应形成以下报告：微观几何研究报告。
S5.进行第二轮测试
按照步骤S4重新优化修形方案研制的样件，并尽可能降低齿轮的传递误差，将改进后的样件上车，主观驾评及Oscope测试软件测量均改善明显，则可以锁定方案，同时针对改善明显的方案，应抽一台进行第二轮NVH测试及传递误差测试，以量化优化的具体效果；
同时，以上测量结果应形成以下报告：传递误差测量报告、变速器或新能源减速器NVH测试报告。
S6.获得结论
通过第一轮测试，确认了传动误差过大，导致噪声异常的问题，并通过斑点试验、传递误差测试和NVH测试等多个方面进行了深入的分析和测试，为后续的优化改善提供了有力的依据；
通过第二轮测试，对优化后的传动***进行了测试验证，并发现改善效果显著，符合设计要求。
步骤S1中的故障诊断能够达到通过主观驾驶评估快速定位啸叫噪声源的目的，避免占用转毂和测试资源，大大简化了分析过程。
步骤S2中的步骤1)在进行测量齿轮副的齿面参数，并检查是否有缺陷时，根据生产经验，在1000：1的齿轮测单中，应避免以下严重的问题，如反向弯曲、顶部凸出、s形齿和中凹，凹量应＜1.5μm；
对齿阔形状来说：中凸＞理想渐开线＞中凹＞齿顶瘦＞齿顶肥；
对齿向形状来说：中凸＞理想齿轮＞中凹；
对磨齿齿轮来说：需要控制三截面一致性＜0.01mm，同时对于一对齿轮，尽量采用一磨一珩，如果是一对磨齿齿轮，则需要避免齿面出现规律波纹的问题。
步骤S2中的步骤2)在进行测量齿轮配合尺寸，是否存在因安装不当导致的啮合激励时，以下要素也需要关注：壳体中心孔的位置度为0.05mm，中心距误差最低要求为±0.025mm，输入端花键及输出端花键跳动＜0.02mm，档位齿轮的径向配合间隙及锥轴承选垫是否符合要求等。
步骤S3中的接触斑点试验是一种评价齿轮副啮合接触区域的试验方法，通过检测齿轮副表面涂层的磨损或转移情况来判断接触区域的位置和大小，具体地说，该试验是通过先在齿轮副轮齿表面喷涂印痕涂料，在齿轮副啮合过程中观察涂料磨损或转移情况来进行的，硬涂层涂料适用于使用涂层磨损显示接触区域，而软涂层涂料适用于使用图层转移显示接触区域；
具体的测试过程如下：
①、首先准备一台被试样机，至少包含齿轴、差速器、轴承等零部件，其他影响***刚度的零件和部件也需要安装，而对***刚度无影响的零件或部件则无需安装；
②、随样机需附带装机报告以及壳体轴承孔的位置度检测报告和齿轮的齿形、齿向计量报告，供接触斑点评价时使用。同时，若可选用精度较高的壳体和齿轴件对于试验结果的精确性和结果复现有较大帮助；
③、被试件需要在试验前按照试验大纲规定完成各个档位的磨合，并清空变速器油；
④、接触斑点试验在台架上进行，被试件通过加载电机进行加载，或者采用两个电机，其中一个锁死即可；
⑤、台架的加载转速和扭矩可控，输出转速为1r/min-10r/min，输出扭矩应全面覆盖0扭矩至被试件最大设计扭矩，台架扭矩和转速控制偏差不大于±5％。
步骤S3中的传递误差是指在一对啮合齿轮中，从动齿轮的实际位置与理想位置，即齿轮无误差、无挠曲、刚度无限大时的啮合位置的位置之差，由于理想齿轮并不存在，因此使用主动齿轮的转角除以传动比，近似代替从动齿轮的理想转角；
传递误差的测量步骤如下：
①、使用脉冲计数器准确测的脉冲数量；
②、上述测量将数据发送到PC端；
③、测试软件根据脉冲量计算当前轴的角位移；
④、将小齿轮的角位移除以传动比，得到大齿轮理想的角位移；
⑤、将实际的齿轮角位移，即根据大齿轮脉冲算出的角位移，减去理想的大齿轮角位移，即根据小齿轮和传动比换算得到的角位移，就可以得到传递误差。
步骤S3中的NVH测试与手机软件Oscope相比，需要接入车辆的转速信号，测试后可以生成关于发动机转速、啸叫频率及啸叫分贝值的COLORMAP图及关注档位齿阶次的阶次切片图，其优点是数据处理全靠后台处理，但不能做到实时判断。
步骤S3中的斑点试验标准可参照《GBZ 18620.4-2008圆柱齿轮检验实施规范第4部分：表面结构和轮齿接触斑点的检验》；传递误差测试可重点关注重点扭矩的传递误差峰值与NVH测试的对应情况；根据《Gear Noise And Vibration》书中的结论，传递误差降低一倍，将使噪声降低8-10dB。
实施例2：
以某机型变速器的五档啸叫攻关过程为例：
某车型存在五档啸叫现象，其中五档为两级减速，速比为0.827，主减速比为4.556，轮胎半径为0.337。通过计算公式，我们可以得到不同车速下的发动机转速。同时考虑一级五档齿轮的啮合阶次为46，二级齿轮的常啮阶次为37.5阶，我们得出了以下计算表格：
| 车速km/h | 发动机转速 | 五档啸叫频率 | 五档二倍频 | 常啮啸叫频率 | 常啮二倍频 |
| 50 | 1483 | 1137 | 2274 | 927 | 1854 |
| 55 | 1631 | 1251 | 2501 | 1019 | 2039 |
| 60 | 1779 | 1364 | 2728 | 1112 | 2224 |
| 65 | 1928 | 1478 | 2956 | 1205 | 2410 |
| 70 | 2076 | 1592 | 3183 | 1297 | 2595 |
| 75 | 2224 | 1705 | 3410 | 1390 | 2780 |
| 80 | 2373 | 1819 | 3638 | 1483 | 2966 |
| 85 | 2521 | 1933 | 3865 | 1575 | 3151 |
| 90 | 2669 | 2046 | 4093 | 1668 | 3336 |
| 95 | 2817 | 2160 | 4320 | 1761 | 3522 |
| 100 | 2966 | 2274 | 4547 | 1854 | 3707 |
| 105 | 3114 | 2387 | 4775 | 1946 | 3892 |
| 110 | 3262 | 2501 | 5002 | 2039 | 4078 |
| 115 | 3410 | 2615 | 5229 | 2132 | 4263 |
| 120 | 3559 | 2728 | 5457 | 2224 | 4448 |
通过驾评结论，我们发现车辆在60km/h、65km/h、90km/h三个速度点存在异常点，并对这些异响点进行了重点标注；
根据以上计算表格，关注了Oscope测量结果，图2展示了故障车辆在65km/h时的测量结果。从图中发现Oscope测量界面中有一条红线与异响重合，并且突出，跟踪这条红线，可以发现在软件右上角界面的Y轴上，它对应的频率为1197Hz。结合计算数值，得知此时常啮齿轮产生的啸叫频率为1205Hz，而五档齿轮产生的啸叫频率为1364Hz，因此可以判定为常啮齿轮产生了异响。这样就能够快速锁定异响的主要贡献齿轮。
然后对故障机进行了分解测试，排查了齿轮精度、壳体各轴承孔位置度、轴承选垫情况以及输入轴、输出轴花键跳动等方面，根据步骤S2中的判定标准，排除了实物质量不良导致的异响，说明此啸叫不是由于质量问题引起的。
综合以上分析，排除了质量问题的可能性，因此需要进行五档测试。图4展示了在车速为65km/h时的测试结果，对应发动机转速为1928rpm，红色圈中标出了异响高点。根据发动机特性曲线，此时对应的发动机扭矩为150Nm。在此工况下，第一级齿轮的传递误差为0.567μm，第二级齿轮的传递误差为0.238μm，虽然以上数值均小于1μm，但仍然是异响的根本原因，因此需要进一步优化。
传递误差优化：齿轮修形优化的顺序在上面已经介绍，在此不再赘述，此处重点解释如何考虑加工能力来设计最优名义值。
结合实际加工水平，Cβ可以保证的公差带为±2μm，且应该避免出现中凹的情况。因此，可以画出两条公差带为4μm的鼓形量范围带，分别代表主动齿轮Cβ及从动齿轮Cβ。通过调整这两条公差带，可以发现最优解的选择并不多。通过这种方法，可以准确、便捷地设计修形值，同时考虑到工艺保证能力，避免在批量生产中出现产品符合图纸但传递误差过大的风险。这样设计参数就变得透明、可见、可控，NVH分析也不再那么神秘莫测。
经过主观驾驶评价，改善有效，只有在60km/h左右会有不易识别的啸叫声，65km/h以上已经听不到任何异响。同时，驾驶员的右耳无法通过Oscope测试出清晰的红色亮带。主观驾驶评价得出结论：改善有效。
主观驾驶评价说明改善有效，需要对改善效果进行量化。因此，对改善后的变速器进行传递误差试验及NVH测试，测试结果如图5所示。在关注的150Nm工况下，一级齿轮的传递误差从0.567降低到0.046，降幅达92％；二级齿轮的传递误差从0.238降低到0.137，降幅达42％。
结合图6的NVH测试结果，二级齿轮啮合声音从60dB降低到50dB，一级齿轮啮合声音从55dB左右降低到40dB以下，降幅明显。
由于改善效果明显，进行小批量的装机，并关注上车NVH结果。此时，Oscope测试软件的快速测试优势体现出来。对于小批量的变速器验证，不可能每台都进行NVH测试，但是，通过Oscope测试软件和驾驶员的评价，可以准确地评估小批量样机，并为批量生产提供准确的改善意见，具有较高的推广价值。
结合对变速器或传递误差和NVH问题进行优化的案例分析。
首先，通过分析变速器或新能源减速器的结构和传递误差的来源，确定了优化方案的目标和策略；
然后，采取了多种手段，包括齿轮修形、加工能力考虑、实车试驾等，来逐步提升变速器或新能源减速器的传递误差和NVH性能；
通过这些措施的逐步实施，最终取得了优化效果明显的成果，使变速器或新能源减速器的传递误差和NVH问题得到了有效改善，提高了产品的性能和质量，具有很高的实际应用价值。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种变速器或新能源减速器啸叫快速诊断及优化方法，该方法通过优化传递误差TE来减小齿轮激励，其特征在于：包括以下步骤：
S1.快速定位和识别齿轮啸叫噪声源
在故障诊断过程中，通过计算和简单的手机音频处理软件，如Oscope和SpectrumView，可以识别特定的啸叫声齿轮。以Oscope软件为例，具体操作步骤如下：
1)软件准备：首先，在使用的手机上安装Oscope.app软件；
2)参数计算：根据啸叫车辆的速比和轮胎规格，计算不同传动比下不同齿轮对的whine频率，计算公式如下：
车速(km/h)＝发动机转速*60*π*轮胎直径/(1000*主减速比*相应齿轮比)
基于上述公式，计算相应齿轮比的车速、发动机转速和齿轮啸叫频率之间的对应关系。
3)主观驾驶评估+Oscope测试：在主观驾驶评估过程中，当驾驶员听到尖锐地啸叫时，观察软件，并且通过选择软件提供的亮带坐标，可以识别引起啸叫噪声的特定齿轮副。
S2.锁定异常点并进行纠正
锁定确定噪声源的齿轮对后，需要进行以下工作：
1)首先，测量齿轮副的齿面参数，并检查是否有缺陷。对于齿轮，除了观察数值是否存在严重缺陷外，还应注意齿轮齿形和齿向形状；
2)其次是测量齿轮配合尺寸，是否存在因安装不当导致的啮合激励；
3)如以上测量均可以满足规定，则须继续进行深入分析，优化当前设计参数，降低啮合激励。
S3.第一轮测试工作
在这一阶段，需要进行斑点试验测试、传递误差测试、NVH测试等，以便清晰描述当前的问题，为后继改善提供更详尽的依据；
同时，以上测量结果应形成以下报告：接触斑点测试报告、传递误差测量报告、变速器或新能源减速器NVH测试报告。
S4.优化传递误差
在不进行***结构及刚度调整的基础上，优化传递误差的有效措施为进行齿轮微观修形调整。进行修形方案的调整步骤如下：
1)通过Romax接触斑点分析模块，计算给定默认鼓形量且齿形、齿向不修形方案的接触斑点，观察接触是否存在偏载的情况，如果存在接触不对中，则需要将接触斑点对中；
2)在将接触斑点居中后，则需要进一步调整鼓形量、齿顶修缘量等，过程中使用遗传算法进行海量求解，并关注最优解；
3)然后重新计算使用全阶乘方法求得云图，使用投影法求得修形名义值和公差带，此处应该结合企业加工能力考虑公差带的合理设计；
4)以上步骤重新设计后，可以进一步降低关注工况的传递误差，且以上测量结果应形成以下报告：微观几何研究报告。
S5.进行第二轮测试
按照步骤S4重新优化修形方案研制的样件，并尽可能降低齿轮的传递误差，将改进后的样件上车，主观驾评及Oscope测试软件测量均改善明显，则可以锁定方案，同时针对改善明显的方案，应抽一台进行第二轮NVH测试及传递误差测试，以量化优化的具体效果；
同时，以上测量结果应形成以下报告：传递误差测量报告、变速器或新能源减速器NVH测试报告。
S6.获得结论
通过第一轮测试，确认了传动误差过大，导致噪声异常的问题，并通过斑点试验、传递误差测试和NVH测试等多个方面进行了深入的分析和测试，为后续的优化改善提供了有力的依据；
通过第二轮测试，对优化后的传动***进行了测试验证，并发现改善效果显著，符合设计要求。
2.根据权利要求1所述的一种变速器或新能源减速器啸叫快速诊断及优化方法，其特征在于：所述步骤S1中的故障诊断能够达到通过主观驾驶评估快速定位啸叫噪声源的目的，避免占用转毂和测试资源，大大简化了分析过程。
3.根据权利要求1所述的一种变速器或新能源减速器啸叫快速诊断及优化方法，其特征在于：所述步骤S2中的步骤1)在进行测量齿轮副的齿面参数，并检查是否有缺陷时，根据生产经验，在1000：1的齿轮测单中，应避免以下严重的问题，如反向弯曲、顶部凸出、s形齿和中凹，凹量应＜1.5μm；
对齿阔形状来说：中凸＞理想渐开线＞中凹＞齿顶瘦＞齿顶肥；
对齿向形状来说：中凸＞理想齿轮＞中凹；
对磨齿齿轮来说：需要控制三截面一致性＜0.01mm，同时对于一对齿轮，尽量采用一磨一珩，如果是一对磨齿齿轮，则需要避免齿面出现规律波纹的问题。
4.根据权利要求1所述的一种变速器或新能源减速器啸叫快速诊断及优化方法，其特征在于：所述步骤S2中的步骤2)在进行测量齿轮配合尺寸，是否存在因安装不当导致的啮合激励时，以下要素也需要关注：壳体中心孔的位置度为0.05mm，中心距误差最低要求为±0.025mm，输入端花键及输出端花键跳动＜0.02mm，档位齿轮的径向配合间隙及锥轴承选垫是否符合要求等。
5.根据权利要求1所述的一种变速器或新能源减速器啸叫快速诊断及优化方法，其特征在于：所述步骤S3中的接触斑点试验是一种评价齿轮副啮合接触区域的试验方法，通过检测齿轮副表面涂层的磨损或转移情况来判断接触区域的位置和大小，具体地说，该试验是通过先在齿轮副轮齿表面喷涂印痕涂料，在齿轮副啮合过程中观察涂料磨损或转移情况来进行的，硬涂层涂料适用于使用涂层磨损显示接触区域，而软涂层涂料适用于使用图层转移显示接触区域；
具体的测试过程如下：
①、首先准备一台被试样机，至少包含齿轴、差速器、轴承等零部件，其他影响***刚度的零件和部件也需要安装，而对***刚度无影响的零件或部件则无需安装；
②、随样机需附带装机报告以及壳体轴承孔的位置度检测报告和齿轮的齿形、齿向计量报告，供接触斑点评价时使用。同时，若可选用精度较高的壳体和齿轴件对于试验结果的精确性和结果复现有较大帮助；
③、被试件需要在试验前按照试验大纲规定完成各个档位的磨合，并清空变速器油；
④、接触斑点试验在台架上进行，被试件通过加载电机进行加载，或者采用两个电机，其中一个锁死即可；
⑤、台架的加载转速和扭矩可控，输出转速为1r/min-10r/min，输出扭矩应全面覆盖0扭矩至被试件最大设计扭矩，台架扭矩和转速控制偏差不大于±5％。
6.根据权利要求1所述的一种变速器或新能源减速器啸叫快速诊断及优化方法，其特征在于：所述步骤S3中的传递误差是指在一对啮合齿轮中，从动齿轮的实际位置与理想位置，即齿轮无误差、无挠曲、刚度无限大时的啮合位置的位置之差，由于理想齿轮并不存在，因此使用主动齿轮的转角除以传动比，近似代替从动齿轮的理想转角；
传递误差的测量步骤如下：
①、使用脉冲计数器准确测的脉冲数量；
②、上述测量将数据发送到PC端；
③、测试软件根据脉冲量计算当前轴的角位移；
④、将小齿轮的角位移除以传动比，得到大齿轮理想的角位移；
⑤、将实际的齿轮角位移，即根据大齿轮脉冲算出的角位移，减去理想的大齿轮角位移，即根据小齿轮和传动比换算得到的角位移，就可以得到传递误差。
7.根据权利要求1所述的一种变速器或新能源减速器啸叫快速诊断及优化方法，其特征在于：所述步骤S3中的NVH测试与手机软件Oscope相比，需要接入车辆的转速信号，测试后可以生成关于发动机转速、啸叫频率及啸叫分贝值的COLORMAP图及关注档位齿阶次的阶次切片图，其优点是数据处理全靠后台处理，但不能做到实时判断。
8.根据权利要求1所述的一种变速器或新能源减速器啸叫快速诊断及优化方法，其特征在于：所述步骤S3中的斑点试验标准可参照《GBZ 18620.4-2008圆柱齿轮检验实施规范第4部分：表面结构和轮齿接触斑点的检验》；传递误差测试可重点关注重点扭矩的传递误差峰值与NVH测试的对应情况；根据《Gear Noise And Vibration》书中的结论，传递误差降低一倍，将使噪声降低8-10dB。
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|---|---|---|---|---|
| CN117949215A (zh) * | 2024-03-27 | 2024-04-30 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种发动机啸叫故障确定方法、装置、车辆及存储介质 |
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2023
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