Ascoltate il suono degli ingranaggi ed esplorate i misteri della trasmissione di energia!

Questo articolo tratta principalmente della complessità del rumore degli ingranaggi e dei principi fondamentali di progettazione per ridurre il rumore degli ingranaggi.

La complessità del rumore degli ingranaggi

La complessità del rumore degli ingranaggi può generalmente essere riassunta in quattro aspetti chiave.

La qualità acustica del rumore influenza notevolmente la percezione soggettiva dell'uomo.Attualmente, i metodi oggettivi di valutazione della qualità del suono sono insufficienti e per la verifica finale delle prestazioni NVH dei sistemi di propulsione elettrica vengono per lo più adottate prove soggettive su strada dei veicoli.

Gli esseri umani hanno errori di discriminazione relativamente elevati per il rumore, ad esempio il volume, un singolo tester ha un errore di probabilità di ±6 phon (equivalente a ±6 dB a 1000 Hz),il che significa che il tester può difficilmente distinguere i rumori con un 4L'errore di probabilità della discriminazione del volume può essere ridotto se valutato da un gruppo di prova composto da più persone.gli errori esistono ancora a causa dell'effetto di mascheramento del rumore ambientalePer una valutazione del rumore più accurata, si utilizzano comunemente strumenti acustici in una camera anekoica per ottenere dati di prova affidabili.

Numerosi parametri di progettazione influenzano il rumore degli ingranaggi e questi parametri interagiscono tra loro.La complessità intrinseca dei profili dei denti degli ingranaggi significa che la modifica di un parametro può facilmente modificare altre caratteristiche geometriche della coppia di ingranaggi.

Le tolleranze di fabbricazione hanno un impatto sulla valutazione della progettazione ottimizzata.la valutazione delle modifiche apportate alla progettazione degli attrezzi deve basarsi su risultati statistici ottenuti da una grande partita di attrezzi entro il range di tolleranza di fabbricazione ammissibile;Ciò comporta un certo rischio di errore nella valutazione di NVH nella fase del prototipo e le prestazioni di NVH possono persino deteriorarsi nella fase iniziale di produzione di massa.

Nel complesso, la maggior parte delle soluzioni pratiche per il controllo del rumore degli ingranaggi è basata sull'esperienza di progetto dei costruttori piuttosto che su una rigorosa derivazione teorica.

Due tipi di meccanismi di generazione del rumore

1. Rumore di accelerazione

Quando gli ingranaggi si mescolano, l'impatto genera un'accelerazione significativa sui componenti degli ingranaggi e disturba il mezzo circostante.che si propaga prima attraverso l'aria e l'olio lubrificante all'interno del riduttore, e infine irradia verso l'esterno attraverso la cassa dei cambio.

2Rumore auto-eccitato

Sotto forza dinamica di reticolazione si verifica una vibrazione su ciascun componente dell'ingranaggio, che si trasferisce attraverso gli alberi dell'ingranaggio ed eccita la vibrazione dell'alloggiamento.poi irradia rumore attraverso la vibrazione delle superfici delle pareti delle scatoleIl rumore autoeccitato è la principale fonte di rumore degli ingranaggi.

La manifestazione esterna della forza di eccitazione dinamica durante la rete dei denti è l'errore di trasmissione della coppia di ingranaggi.

Principi di progettazione per ridurre il rumore degli ingranaggi

I principali parametri di progettazione sensibili relativi al rumore degli ingranaggi includono il modulo, l'angolo di pressione, l'angolo di elica, il coefficiente di aggiunta, la struttura dell'albero e del supporto, la tolleranza del profilo dentale e la modifica degli ingranaggi.

Modulo

Un modulo più piccolo produce un rumore inferiore degli ingranaggi, ma per soddisfare i requisiti di resistenza alla piegatura è preferito un modulo più piccolo.il modulo può essere inferiore a circa 1.3La correlazione tra il rumore del modulo e quello degli ingranaggi deriva principalmente dalla sua influenza sul rapporto di contatto, sia il rapporto di contatto trasversale che quello di contatto assiale sono funzioni lineari del modulo.Un modulo più piccolo aumenta il numero di denti coinvolti contemporaneamente e riduce il carico portato da ciascun denteSotto lo stesso rapporto di contatto, gli ingranaggi con moduli più piccoli si mescolano più vicino al cerchio di passo, il che riduce il rapporto di scivolamento e la sensibilità alla deviazione di involuzione, consentendo un funzionamento degli ingranaggi più fluido.

Angolo di pressione

La selezione di un angolo di pressione più piccolo contribuisce a ridurre il rumore degli ingranaggi.L'angolo di pressione ridotto riduce la velocità di maglia e diminuisce il carico dinamico istantaneo all'inizio e alla fine della magliaUn angolo di pressione minore riduce la rigidità dei denti e le fluttuazioni di carico causate da errori dimensionali, in modo da ridurre il livello di rumore.

Tuttavia, un angolo di pressione eccessivamente basso rende il punto di reticolazione iniziale troppo vicino al cerchio di base, con conseguente elevato rapporto di scorrimento e aumento delle sollecitazioni di piegatura e di contatto.Considerando l'intera catena di tolleranza, la distanza radiale tra il punto di contatto più basso e il cerchio di base è normalmente controllata entro 0,125 mm a 0,25 mm.

Angolo di elica

Un angolo di elica più grande è utile per la riduzione del rumore. Tuttavia, un angolo di elica eccessivo genererà un carico assiale pesante che può superare la capacità di carico assiale dei cuscinetti.Se i cuscinetti a sfera non possono soddisfare il requisito di carico e devono essere adottati cuscinetti a rulli cilindrici, l'efficienza della trasmissione diminuirà.

Coefficiente di aggiunta

Il principio di selezione del coefficiente di aggiunta consiste nell'ottenere un angolo di avvicinamento piccolo e un angolo di ricaduta grande.Lo scivolamento avviene contemporaneamente su entrambi i lati del diametro di un singolo denteSe la superficie degli ingranaggi ha una bassa rugosità e una buona lubrificazione, la forza di attrito non sarà eccessiva e la sua influenza sul rumore è insignificante.la rete durante la fase di recessione opera più silenziosamenteNella fase di avvicinamento, il carico normale aumenta insieme alla forza di attrito, che porta un rumore di maglia maggiore.

Struttura dell'albero e del supporto

I parametri di progettazione, tra cui la rigidità degli alberi e dei supporti, la concentricità e il flusso radiale, esercitano evidenti influenze sul rumore degli ingranaggi.con eccessiva deviazione di concentricità e deflusso radiale, distruggerà la corretta condizione di reticolazione e indurrà rumore.

Quando si posizionano alberi e supporti, ridurre al minimo la distanza tra i supporti per limitare la deformazione dell'albero sotto carico.prevenzione del rumore anormale derivante dall'usura della spline.

Il rivestimento della scatola di cambio deve essere progettato con una rigidità sufficiente, poiché una rigidità insufficiente peggiorerà le prestazioni acustiche.

Tolleranza dei denti e modifica degli ingranaggi

La modificazione degli ingranaggi è ampiamente adottata per ottimizzare le prestazioni del rumore.modifica del piombo (lungo la direzione della larghezza del dente)Queste tecnologie sono più comunemente utilizzate nei nuovi riduttori di energia per l'ottimizzazione NVH, la riduzione degli errori di trasmissione e il miglioramento della distribuzione del carico.

1. Rilievo per la mancia

• Rimozione da micromateriale di un breve segmento di involute alla punta del dente; le curve disponibili includono linea retta, arco circolare e parabola.
• Funzioni: contrastare la deformazione elastica dei denti degli ingranaggi carichi, ridurre l'impatto di incrocio e di incrocio corrispondente all'angolo di avvicinamento, ridurre le vibrazioni e il rumore ed evitare interferenze sul bordo della punta.Si tratta di una modifica obbligatoria per gli ingranaggi elettrici delle autovetture.
• Tre fattori fondamentali: punto di partenza del rilievo, importo massimo di modifica e curva del rilievo.

2. Rilascio delle radici

• Usare con cautela in quanto indebolisce la resistenza alla piegatura della radice dentale.
• Scenario di applicazione: processo di rettifica.

3. Coronamento del profilo

• Più spessa al centro dell'altezza del dente, con riduzione del materiale sia alla punta del dente che alla radice.Compensa la deviazione dell'angolo di pressione e sopprime le fluttuazioni di errore di trasmissione in condizioni di lavoro complete, ampiamente applicato per ingranaggi ad alta velocità.

4. Modifica dell'angolo di pressione

• Spostamento integrale della curva di involute, equivalente a regolare virtualmente l'angolo di pressione, per cambiare la posizione di contatto della maglia.

5. Coronamento a piombo

• Lo spessore del dente è leggermente più spessa al centro della larghezza del dente, con riduzione del materiale liscia alle due estremità (arco circolare o parabola).
• Funzioni: evitare il contatto dei bordi alle estremità dei denti in caso di piegatura dell'albero e disallineamento dell'assemblaggio, concentrare il modello di contatto al centro della larghezza del dente.La coronatura a piombo è quasi obbligatoria per i pini nei riduttori a propulsione elettrica.

6. Modifica dell'angolo di elica

• Lo spostamento lineare della traccia del dente lungo la larghezza del dente, equivalente a un piccolo aggiustamento dell'angolo della elica, compensa l'inclinazione dell'albero sotto carico e risolve il carico irregolare unilaterale.

7. Il sollievo finale

• Rimozione del materiale solo nei due segmenti terminali della larghezza del dente (5-10% della larghezza totale del dente), mentre la superficie centrale del dente rimane invariata.
• Differenza rispetto alla coronazione: la coronazione presenta una variazione liscia su tutta la larghezza del dente; il sollievo terminale elabora solo entrambe le estremità.prevenzione della concentrazione di stress negli angoli taglienti dei denti.

8. Modifica della torsione a piombo

• La quantità di modificazione del piombo varia con l'altezza del dente contemporaneamente, compensando la complessa deformazione accoppiata (piegatura dell'albero più deformazione termica).

Nota importante:

1. Un'ulteriore modifica non significa una migliore prestazione: una modifica eccessiva riduce la larghezza effettiva del dente di maglia, con conseguente aumento dello stress e una riduzione della durata di vita.L'importo della modifica deve essere determinato mediante simulazione della deformazione a carico tramite un software come MASTA, invece di basarsi esclusivamente sull'esperienza.
2. Normalmente viene modificato solo il pignone; l'ingranaggio corrispondente adotta poche o nessuna modifica.
3. La modificazione del profilo controlla l'impatto di inserimento/uscita della maglia e l'errore di trasmissione; la modificazione del piombo regola la distribuzione del carico lungo la larghezza del dente ed evita il carico parziale.