Hören Sie auf das Geräusch der Zahnräder und erforschen Sie die Geheimnisse der Kraftübertragung!

Dieser Artikel behandelt vor allem die Komplexität des Getrieberausches und die grundlegenden Konstruktionsprinzipien zur Verringerung des Getrieberausches.

Die Komplexität des Getrieberausches

Die Komplexität des Getriebegeräuschs lässt sich im Allgemeinen in vier wesentliche Aspekte zusammenfassen.

Es fehlt nach wie vor an einer zuverlässigen Korrelation zwischen objektiven Messwerten und subjektiven Beurteilungen, denn die Geräuschqualität beeinflusst die subjektive Wahrnehmung des Menschen erheblich.Gegenwärtig, sind objektive Evaluierungsmethoden für die Schallqualität unzureichend, und für die endgültige Überprüfung der NVH-Leistung elektrischer Antriebssysteme werden meist subjektive Straßenprüfungen von Fahrzeugen durchgeführt.

Der Mensch hat relativ große Unterscheidungsfehler für Lärm, wobei ein einzelner Tester einen Wahrscheinlichkeitsfehler von ±6 phon (entspricht ±6 dB bei 1000 Hz) hat.Das bedeutet, dass der Tester Geräusche mit einem 4 kaum unterscheiden kann.Der Wahrscheinlichkeitsfehler der Lautstärkerkennung kann bei einer Bewertung durch eine mehrpersonen-Testgruppe reduziert werden.Fehler bestehen aufgrund der Maskeffekte von Umgebungsgeräuschen nochFür eine genauere Messung des Geräuschpegels werden üblicherweise akustische Instrumente in einer Anecho-Kammer verwendet, um zuverlässige Prüfdaten zu erhalten.

Zahlreiche Konstruktionsparameter beeinflussen das Getriebegeräusch, und diese Parameter interagieren miteinander.Die inhärente Komplexität der Zahnräderprofile bedeutet, dass die Änderung eines Parameters andere geometrische Merkmale des Zahnräderpaares leicht verändern kann.

Es ist unmöglich, zwei identische Zahnräder in der Massenproduktion herzustellen.die Bewertung von Änderungen des Getriebebaus muss auf statistischen Ergebnissen einer großen Reihe von Getrieben innerhalb des zulässigen Fertigungstoleranzbereichs beruhen.Dies führt zu einem gewissen Risiko einer Fehleinschätzung bei der NVH-Bewertung in der Prototypenphase, und die NVH-Leistung kann sich sogar in der Anfangs-Massenproduktion verschlechtern.

Insgesamt werden die meisten praktischen Lösungen zur Geräuschbegrenzung eher aus der Projekterfahrung der Hersteller als aus einer strengen theoretischen Ableitung gewonnen.

Zwei Arten von Geräuschgenerierungsmechanismen

1Beschleunigungsgeräusche

Wenn die Zahnräder vernetzt sind, erzeugt der Aufprall eine signifikante Beschleunigung der Zahnräderkomponenten und stört das umgebende Medium.die sich zunächst durch Luft und Schmieröl im Inneren des Reduktors ausbreitet, und strahlt schließlich durch das Getriebegehäuse nach außen.

2Selbstgequälter Lärm

Unter dynamischer Maschenkraft tritt auf jedem Getriebeelement eine Vibration auf, die sich durch die Getriebewellen überträgt und die Gehäusevibration anregt.Dann strahlt es Geräusche durch die Vibration der Boxwandoberflächen aus.- Selbsterregendes Geräusch dient als Hauptquelle für Getriebegeräusche.

Die äußere Manifestation der dynamischen Erregungskraft während des Zahnmaschens ist der Übertragungsfehler des Zahnradpaares.

Konstruktionsprinzipien zur Verringerung von Getriebelärm

Zu den wichtigsten empfindlichen Konstruktionsparametern im Zusammenhang mit dem Getriebelärm gehören Modul, Druckwinkel, Helixwinkel, Addendumkoeffizient, Wellen- und Stützstruktur, Zahnprofiltoleranz und Getriebeänderung.

Modul

Bei elektrischen Fahrzeugen wird ein kleineres Modul bevorzugt, da es den Anforderungen an die Biegefestigkeit entspricht.Das Modul kann so niedrig sein wie etwa 1.3Die Korrelation zwischen Modul- und Getriebegeräusch ergibt sich hauptsächlich aus seinem Einfluß auf das Berührungsverhältnis.Ein kleineres Modul erhöht die Anzahl der gleichzeitig eingesetzten Zähne und verringert die Belastung jedes ZähnesBei gleichem Berührungsverhältnis werden die Zahnräder mit kleineren Modulen näher an den Tonhöhenkreis verknüpft, wodurch das Schiebeverhältnis und die Empfindlichkeit gegenüber der Abweichung von der Involutio verringert werden und so ein reibungsloseres Zahnräderbetrieb ermöglicht wird.

Druckwinkel

Die Auswahl eines kleineren Druckwinkels trägt dazu bei, das Getriebegeräusch zu reduzieren.Reduzierter Druckwinkel senkt die Maschenrate und verringert die sofortige dynamische Belastung am Anfang und Ende des MaschensEin geringerer Druckwinkel verringert die Zahnsteifigkeit und die Belastungsschwankungen, die durch Abmessungsfehler verursacht werden, um den Geräuschpegel zu senken.

Ein übermäßig kleiner Druckwinkel macht den Anfangsmaschenpunkt jedoch zu nahe am Grundkreis, was zu einem hohen Schiebeverhältnis und einer erhöhten Biege- und Kontaktbelastung führt.Betrachtet man die vollständige Toleranzkette, wird der Radialabstand zwischen dem untersten Berührungspunkt und dem Grundkreis normalerweise innerhalb von 0,125 mm bis 0,25 mm geregelt.

Helixwinkel

Ein größerer Helixwinkel ist vorteilhaft für die Geräuschreduktion. Ein übermäßiger Helixwinkel erzeugt jedoch eine starke axiale Belastung, die die axiale Belastungsfähigkeit der Lager übersteigen kann.Wenn Kugellager die Belastungsanforderung nicht erfüllen können und zylindrische Walzlager verwendet werden müssen, wird die Übertragungswirksamkeit sinken.

Zusatzkoeffizient

Das Auswahlprinzip des Addendum-Koeffizienten besteht darin, einen kleinen Annäherungswinkel und einen großen Einlasswinkel zu erhalten.Schieben tritt gleichzeitig auf beiden Seiten des Schlagdurchmesser eines einzelnen ZahnesWenn die Zahnradoberfläche geringe Rauheit und eine gute Schmierung aufweist, ist die Reibungskraft nicht übermäßig und ihr Einfluß auf das Geräusch unbedeutend.Masching während der Ruhephase funktioniert leiserIn der Annäherungsphase steigt die normale Belastung zusammen mit der Reibungskraft, was zu einem höheren Maschengeräusch führt.

Schacht- und Stützstruktur

Konstruktionsparameter wie Steifheit der Wellen und Stützen, Konzentrizität und Radiallauf haben einen offensichtlichen Einfluß auf das Getriebegeräusch.zusammen mit einer übermäßigen Konzentrizitätsabweichung und Radialströmung, zerstört den richtigen Maschenzustand und verursacht Lärm.

Bei der Anordnung von Wellen und Stützen ist die Spannweite zwischen den Stützen zu minimieren, um die Wellenverformung unter Last zu begrenzen.Verhinderung von abnormen Geräuschen durch Splinenausnutzung.

Das Gehäuse des Getriebes sollte mit ausreichender Steifigkeit ausgelegt sein, da eine unzureichende Steifigkeit des Gehäuses die Geräuschleistung verschlechtert.

Zahnverträglichkeit und Änderung der Zahnräder

Die Änderung des Zahnrads wird weit verbreitet, um die Geräuschleistung zu optimieren.Bleiänderung (in Richtung der Zahnbreite)Diese Technologien werden am häufigsten in neuen Energiereduzierern zur NVH-Optimierung, zur Verringerung von Übertragungsfehlern und zur Verbesserung der Lastverteilung eingesetzt.

1. Trinkgeld

• Mikromaterialentfernung eines kurzen Involutsegments an der Zahnspitze; verfügbare Kurven umfassen gerade Linie, kreisförmigen Bogen und Parabole.
• Funktionen: Abwehr der elastischen Verformung der geladenen Zahnräder, Verringerung der Ein- und Ausmaschineneinwirkung entsprechend dem Annäherungswinkel, Verminderung von Vibrationen und Lärm und Vermeidung von Spitzenkantenstörungen.Es handelt sich um eine obligatorische Änderung für E-Antriebsgetriebe von Personenkraftwagen..
• Drei wesentliche Faktoren: Ausgangspunkt der Erleichterung, Höchstmenge der Änderung und Erleichterungskurve.

2. Wurzelentlastung

• Verwenden Sie mit Vorsicht, da es die Biegfestigkeit der Zahnwurzel schwächt.
• Anwendungsszenario: Schleifprozess. Wurzelentlastung am Pinion kann Spitzenentlastung am Radgetriebe ersetzen, um das Maschenverhalten zu optimieren.

3. Profilkrönung

• Der Zahn ist in der Mitte der Zahnhöhe dicker und an der Zahnspitze und an der Zahnwurzel verringert.Es kompensiert Druckwinkel Abweichungen und unterdrückt Übertragungsfehler Schwankungen unter vollen Arbeitsbedingungen, weit verbreitet für Hochgeschwindigkeitsgetriebe.

4. Änderung des Druckwinkels

• Integralverschiebung der Involutkurve, gleichbedeutend mit der virtuellen Anpassung des Druckwinkels zur Änderung der Kontaktposition des Masches.

5. Blei-Kronung

• Eine leicht dickere Zahndicke in der Mitte der Zahnbreite mit einer glatten Materialreduktion an beiden Enden (kreisförmiger Bogen oder Parabel).
• Funktionen: Vermeidung von Kantenkontakt an den Zahnenden bei Wellenbiegung und Fehlausrichtung der Baugruppe, Konzentrationskontaktmuster in der Mitte der Zahnbreite.Bleikronung ist für Pinien in E-Antriebsreduktoren fast obligatorisch.

6. Helixwinkeländerung

• Lineare Verschiebung der Zahnspur entlang der Zahnbreite, gleichbedeutend mit einer geringfügigen Helixwinkelanpassung, die die Neigung der Welle unter Last kompensiert und die einseitige ungleichmäßige Last beseitigt.

7. Endliche Erleichterung

• Material wird nur an den beiden Endsegmenten der Zahnbreite (5-10% der gesamten Zahnbreite) entfernt, während die mittlere Zahnoberfläche unverändert bleibt.
• Unterschied zur Krönung: Krönung bietet eine glatte Variation über die gesamte Zahnbreite; Endrelief verarbeitet nur beide Enden.Verhinderung der Konzentration von Spannungen an scharfen Zahnwinkeln.

8. Blei-Twist-Veränderung

• Die Modifikationsmenge von Blei variiert gleichzeitig mit der Zahnhöhe und kompensiert komplexe gekoppelte Verformungen (Wellenbiegung plus thermische Verformungen).

Wichtige Anmerkungen:

1. Eine übermäßige Änderung verringert die effektive Maschenbreite des Zahns, was zu einer erhöhten Belastung und einer verkürzten Lebensdauer führt.Der Änderungsbetrag sollte durch Belastungsdeformationssimulation mit Hilfe von Software wie MASTA bestimmt werden., anstatt sich rein auf Erfahrung zu verlassen.
2. Normalerweise wird nur das Zwiebelrad geändert; das zugehörige Radgetriebe wird wenig oder gar nicht geändert.
3. Die Profiländerung steuert den Ein-/Auswirkung und den Übertragungsfehler; die Bleiänderung regelt die Lastverteilung entlang der Zahnbreite und vermeidet eine Teilbelastung.