[发明专利]一种变速器斜齿轮的设计方法

说明书

本发明公开了一种变速器斜齿轮的设计方法，其包括：采用Romax软件建立变速器模型的步骤，在一定范围内调整变速器的结构参数进行各挡齿轮副排列组合的步骤，根据约束条件对排列组合出的齿轮副组合进行筛选的步骤，对通过约束条件筛选的齿轮副组合进行安全系数计算以及可靠性筛选的步骤，对通过可靠性筛选的齿轮副组合进行传递误差计算以及对比分析的步骤。采用该设计方法能合理、准确地设计变速器斜齿轮的结构参数，降低变速器的啸叫噪声。

技术领域

本发明属于汽车变速器领域，具体涉及一种变速器斜齿轮的设计方法。

背景技术

变速器啸叫噪声随转速和频率变化的规律性较强，为传动系出现频次最高的噪声问题。目前解决变速器啸叫的基本方法为齿轮微观修形或优化传递路径。齿轮微观修形对齿轮加工精度要求较高，其制造成本和时间成本也随之提高，并且一致性难以保障。噪声传递路径优化方式的首选目标零部件或对应的转速(频率)不易锁定，即便锁定目标后其优化的空间往往受到布置、成本等其它性能要求等限制，难以达到理想效果。即使上述两种方法可实施，其对人力、物力以及时间成本的消耗也是巨大的。

从设计的角度讲，齿轮重合度增大有利于传动平稳，传递误差在整体上呈减小趋势，而动态传递误差过大为引起变速器啸叫的直接原因。为了减小噪声，变速器齿轮基本为斜齿轮，斜齿轮的重合度分为端面重合度和轴向重合度，轴向重合度可视为该斜齿轮端面重合度的延长部分。目前的设计理念均为尽量提高总重合度，对端面重合度和轴向重合度分别对传递误差的影响并无足够认识。在必须满足可靠性的前提下，不能在项目开始就快速设计出对降低噪声有利的斜齿轮，或者通过大量重复计算、试错来寻找传递误差较小的斜齿轮(参数)组合。

CN 105138734 A公开了一种改进的变速器斜齿轮主参数噪声优化设计方法，其建立了适用于斜齿轮的动态传递误差快速计算模型，该模型基于直齿轮石川法计算啮合刚度的思想，并对其进行补充和改进，具有计算速度快的特点，同时还具有能够反映齿轮主要基本参数与斜齿轮动态传递误差之间的关系和影响趋势的特点，为斜齿轮主参数噪声优化设计奠定模型基础。但是其仍然存在如下问题：(1)采用石川法进行计算，虽然计算快速但结果不准确；(2)没有以重合度作为控制目标(即约束条件)；其对变速器斜齿轮的噪声优化作用有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种变速器斜齿轮的设计方法，以合理、准确地设计变速器斜齿轮的结构参数，降低变速器的啸叫噪声。

本发明所述的变速器斜齿轮的设计方法，包括：

第一步、根据设计任务书提供的变速器中心距、各挡齿轮副的速比以及设定的各个斜齿轮的螺旋角、压力角、法向模数、齿数、齿宽、变位系数、侧隙、齿廓倒角、齿顶倒角、加工余量，采用Romax软件建立变速器模型，并从该变速器模型上得到各挡齿轮副的重合度数据、齿根圆角数据、变位系数数据、齿顶宽数据和顶隙(或称底隙)数据。其中，各挡齿轮副的速比由动力性、燃油经济性要求决定，变速器中心距为变速箱设计的最基础参数，由总布置空间限制，不宜做大的改动，如果变速器中心距改变量超过变位系数可弥补的微小范围，那么变速器的所有斜齿轮都要重新设计；各个斜齿轮的螺旋角、压力角、法向模数、齿数、齿宽、变位系数、侧隙、齿廓倒角、齿顶倒角、加工余量的设定值是由技术人员根据经验初步拟定的。

第二步、采用Romax软件，在各个斜齿轮的螺旋角的调整范围内、压力角的调整范围内、齿宽的调整范围内、法向模数的调整范围内、各挡齿轮副的速比的调整范围内，调整(即改变)变速器模型中各个斜齿轮的螺旋角和/或压力角和/或齿宽和/或法向模数和/或各挡齿轮副的速比(即通过改变变速器模型中的上述结构参数来进行齿轮副组合)，得到Romax软件排列组合出的若干组齿轮副组合以及对应的重合度数据、齿根圆角数据、变位系数数据、齿顶宽数据和顶隙数据，保存所述的若干组齿轮副组合(即保存Romax软件排列组合出的所有齿轮副组合)以及对应的重合度数据、齿根圆角数据、变位系数数据、齿顶宽数据和顶隙数据。此过程仅为结构参数匹配，不需要做静力学或动力学计算，耗时非常短。