摘要：机械式汽车变速箱是汽车整体中及其重要的一部分，本文针对机械式汽车变速箱试验的重要性进行了介绍，针对机械式汽车变速箱试验的常见试验方法以及在汽车设计过程中的实际应用进行了详细的分析，供相关的设计人员参考。
关键词：机械式；汽车变速箱；试验方法
在汽车运行的过程当中，汽车变速器的主要噪音是来自变速箱齿轮之间互相摩擦所发出的，在齿轮互相传动的过程当中，齿轮传动会产生一定的误差和发生弹性变形等情况，导致齿轮在进行啮入和啮出的时候会和理论标准设计的啮合线产生一定的偏差，进而致使齿轮之间发生冲撞和干扰，引发整体传动结构的抖振，当震动产生后与变速箱的外部结构之间发生共振现象进而产生较大的噪声，所以针对变速箱的噪音和齿轮副非正常啮引起的振动现象，仅是依靠加工工艺的优化，或依靠安装技术的改善，是很难获得较好成效的，这样还会使齿轮制造的成本加大，得不偿失；通过对齿轮进行修形，能够对齿轮互相之间发生干扰的部位进行适当的修正，使齿面接触面得到改善，使传动更加的稳定。通过研究说明了对齿轮进行修行能够使变速箱齿轮产生的噪声情况得到有效的解决。
1 简述齿轮修形
1.1齿形修形
能够对因为弹性变形和偏差等原因所导致的齿轮进行啮入和啮出时所产生的互相撞击的情况进行有效的消除，能够对齿轮接触齿互相产生干扰的部位进行适当的修正和消除，就被称作齿形修形。齿形修形的形式是多种多样的，应用较广泛有齿顶修缘和齿根修形。对齿轮副进行齿形修形应当根据实际状况采取合适形式，可同时对两齿轮采用齿顶修缘处理，也可对其中一个齿轮进行齿根修形处理或齿顶修缘处理。这两种形式所产生的效果和作用是一样的，然而在对齿轮根部进行修形时会对齿根的强度产生一定的影响，所以通常情况下都采取同时对两个齿轮分别进行齿顶修缘的处理办法。
因为在对齿轮进行加工和制造时不可避免的会出现误差，会导致齿轮的齿形出现凹凸不平的现象，特别是对中凹型齿形的齿轮来说，在运用中出现两次撞击的状况，对齿轮的噪声与振动影响较大，因此在其实际运用中，通常我们会对其进行齿形鼓形修行来对齿轮的接触面的情况进行改善，进而使齿轮的强度和承载力得到有效的加强和提高。
1.2简述齿向修形
在齿轮被安装到变速箱当中进行实际运行时就会受到荷载的作用，因为受到齿轮自身与弯曲扭力等荷载的弹性变形以及齿轮在制造时所产生的误差和箱体自身变形等多种因素的共同作用，就会使齿轮所受到的力为不均匀荷载，这样就会导致齿轮朝着荷载较大的一方偏离，使齿轮承受荷载的能力受到严重的影响，进而我们就要对齿轮的齿向进行及时适当的调整和微观，进而使荷载在齿轮面上的分布更加的均匀，令齿轮之间的啮合更加的稳定。
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2 通过仿真模型的方法来进行分析
基于Masta仿真软件来建立模型进行模拟，将某个变速箱的主减速齿轮副来当做被研究的对象，研究的目的为通过对修行参数对齿轮传动结构特点的影响进行分析和研究，最终探索出使变速箱噪声得到有效降低的最佳措施。
利用Masta仿真软件建立起高级的LTCA模块，构建起变速器的内部传动结构的三维立体模型，在模型当中可以清晰地观察到各种不同大小尺寸齿轮，轴承和轴承及差速器和变速器外壳等零部件；和实际的变速器的尺寸为1比1的比例呈现，变速器与差速器的外壳刚度是利用有关软件进行计算之后得知，因为所增加的荷载不同所发生的弹性模量也是不同的，在保证能够正常工作的最佳态下，并且还应兼顾另外部件的正常工作状态的原则来确定修行的参数，变速器在一般情况正常工作下的扭矩在74到110N.M之间，所产生的误差假定为2微米，通过实验结果表明最大齿轮面计算出来的应力不大于1500兆帕。
又因为在齿轮互相啮合的过程当中刚度的变化会对计算结果造成影响，使计算出来的应力值出现偏差，为了获得更精确的齿面接触应力，可借助有限元分析的办法，构建起有限元的模拟模型并且还要对差速器与变速器外壳的变形情况进行充分的考虑，通过对修形参数进行调整之后，对圆柱形齿轮进行微观和齿形修正的过程当中，比较分析所计算出的齿面接触应力与传动误差，最终确定出最佳的齿轮修形参数值。
3 齿轮修形参数对齿轮啮合情况的影响分析
3.1齿轮顶部修缘量对齿轮啮合情况的影响分析
在对齿轮进行加工时为了方面其操作加工，主动轮与从动轮所进行的齿顶修缘量应相同，在修形长度与曲线等因素相对稳定的状态下，对齿顶修缘量进行修整，计算出不同扭矩和传动偏差与齿面接触应力。研究结果表明对齿顶进行修缘后，对传动误差的改善效果不是十分明显；但是对齿面接触应力的影响较大，使接触应力大幅的降低，当齿顶修缘量和扭矩较大时，接触应力得到显著的降低，这就证明了对齿顶进行修缘之后，能够使齿轮啮入啮出的状态得到有效的改善。
3.2齿形鼓形量对齿轮啮合情况的影响分析
为进行鼓形修行的模拟仿真，我们将齿顶的修缘量假定为10微米，并将鼓形量分别设定为2微米.5微米，8微米及11微米，根据仿真结果将不同的齿形鼓形量对齿轮传动特点的作用及影响进行对比分析。通过研究表明，对齿形进行修形之后，在扭矩越高时传动误差被降低的就越明显，在扭矩较小时鼓形量越大则传动误差就越大，出现这种情况的原因就是由于在对齿形修行量越大的时候，使得扭矩状态下的重合度得到了降低，扭矩越低，齿轮接触状态越差；扭矩越高，接触应力越小。当鼓形量越大时，接触应力波动的范围就越小，在设定鼓形量为8微米与11为微米时，齿面的接触应力接近无波动范围。可见，采用齿形鼓形修形对齿面接触应力的大小影响较为明显。
4噪声试验和分析
噪声试验是利用某公司的便携式声音分析器来对汽车内部变速器运行时的噪音进行监测，这种仪器通过麦克风来对在正常工作下的车内噪音进行监测和分析，在监测的过程当中将麦克设置在司机的位置，进而模拟出真实的人耳对噪音的接收感受；通过试验结果表示，进行齿轮修形之后的车内9.8阶噪音得到了显著的降低，使噪音峰值减低8分贝左右，在进行进一步的齿轮修形之后总体噪音峰值消除，啸叫现象得到显著的改善。
参考文献
[1]中国标准出版社. 汽车标准汇编(2012)[M]. 中国质检出版社, 2013.
[2]林德强. 浅谈汽车变速器的维修决策方法[J]. 科技创新与应用, 2017(12).
论文作者:姚腱,董金龙,马荣津
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/22
标签：齿轮论文; 齿形论文; 应力论文; 变速器论文; 荷载论文; 扭矩论文; 误差论文; 《建筑学研究前沿》2017年第17期论文;