淺談某DCT變速器油泵齒輪嘯叫問題

崔東偉 張國萍 李本軍

摘 要：就某DCT變速器油泵齒輪嘯叫問題，通過優(yōu)化微觀修形參數(shù)、調(diào)整配合間隙，有效解決了嘯叫問題。

關鍵詞：油泵齒輪;嘯叫;微觀參數(shù);配合間隙

Abstract： By optimizing the micro parameters and adjusting the fit clearance， the whistling problem of a DCT transmission oil pump gear is solved effectively.

Keywords： Oil pump gear; Whistling; Micro parameters; Fit clearance

前言

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，具有搭載換擋品質(zhì)優(yōu)秀、扭矩大、節(jié)油效果好的DCT變速器應用越來越廣泛，油泵齒輪作為DCT變速器液壓系統(tǒng)的關鍵部件，要保證變速器各擋傳遞扭矩的離合器結合所需壓力和軸齒的良好潤滑，其哨音水平直接影響整個變速器的NVH性能，進而影響整車的NVH性能。

齒輪嘯叫是DCT變速器哨音的主要來源之一，頻率范圍通常在700Hz～4000Hz，主要由齒輪系統(tǒng)嚙合過程中齒輪副的傳動誤差（Transmission Error）而引起[1]。影響傳動誤差的因素很多，主要包括：（1）齒輪宏觀參數(shù)，如齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、壓力角、有效齒寬等;（2）齒輪制造誤差及精度;（3）箱體、軸的變形、軸承游隙、配合方式等因素產(chǎn)生的嚙合錯位;（4）齒輪微觀修形。

但在實際操作過程中，NVH問題的提出一般是在樣機生產(chǎn)出來后，而齒輪宏觀參數(shù)、結構布置、齒輪加工精度在概念設計基本已經(jīng)確定，若優(yōu)化齒輪宏觀參數(shù)、優(yōu)化結構布置、改變制造精度則需要花費更多的時間及成本，故齒輪修形優(yōu)化便作為開發(fā)人員的首選。本文針對某雙離合變速器油泵齒輪嘯叫問題，通過微觀修形優(yōu)化、配合方式更改等相關措施，有效解決了油泵齒輪的嘯叫問題，為后續(xù)開發(fā)人員提供此類問題的解決思路。

1 傳動誤差的定義

漸開線齒輪齒形設計時，認為主被動輪之間角速度比例穩(wěn)定不變，即主動齒輪轉動θ1，從動齒輪相應轉動θ2。但在實際嚙合過程中，由于受系統(tǒng)變形、輪齒變形、制造誤差的影響，角速度是變化的，即使主動齒輪精確平滑的轉動，從動齒輪相對于理論位置也常常會有?θ2的偏差。這個轉動偏差定義為傳動誤差TE[2]，具體為：

2 齒輪修形

齒輪修形主要是指通過在理論齒廓上有針對性的去除齒面的部分材料，從而減小因系統(tǒng)和齒輪受載變形而產(chǎn)生的齒輪嚙合錯位，改善齒輪接觸情況，減小傳動誤差，達到降低變速器的嘯叫噪聲的目的[3]。

齒輪修形根據(jù)修形方向的不同，一般分為齒廓修形、齒向修形和三維綜合修形[4]。

結合本文選取的DCT變速器油泵齒輪，主要選擇齒廓與齒向修形相結合的修形方法，齒廓修形指的是在主動和從動齒輪當中齒形方向進行鼓形量Cα和修緣量fko進行修形，齒向修形指的是在齒向方向進行鼓形量Cβ和齒向斜度fHβ進行修形，選擇的修形曲線如圖1、圖2所示。

3 實例分析

經(jīng)搭載7DCT變速器某車型開發(fā)階段評審過程中，發(fā)動機全轉速段（750-5000rpm）存在明顯可感知哨音。 經(jīng)階次切片，主要為67階產(chǎn)生，見圖3。

3.1 問題確認

經(jīng)哨音工況復現(xiàn)，發(fā)動機在怠速工況、D模式各擋位均存在可感知哨音;結合齒輪階次切片，與油泵齒輪67階相同，判斷為油泵齒輪產(chǎn)生。

3.2 優(yōu)化前接觸情況及傳動誤差

根據(jù)油泵齒輪基本參數(shù)及微觀修形參數(shù)（如表1），利用Romax建立模型并進行仿真分析，接觸情況及傳動誤差（TE）結果如表2。

3.3 微觀修形優(yōu)化

利用Romax微觀修形優(yōu)化設計，采用齒形齒向綜合的方法，多方案設計，最終優(yōu)化后微觀參數(shù)如表3。

優(yōu)化后接觸情況及傳動誤差如表4。

3.4 配合間隙優(yōu)化

為了驗證間隙量對NVH的影響，遂對同一個齒輪不同間隙量進行臺架哨音對比測試，測試結果表明，間隙量0.005mm的比0.02mm在高轉速段（2500rpm以上）小約3dB，見圖4。

考慮裝配可行性，將現(xiàn)有軸尺寸由Φ14（0/-0.011）優(yōu)化為Φ14（+0.021/+0.01），即間隙量由0～0.031調(diào)整為-0.021～ +0.01。

3.5 驗證效果

經(jīng)過上述優(yōu)化，重新做樣件裝車，主觀評價可接受，測試結果顯示階次噪聲最高下降達15dB，見圖5。

4 結束語

1）通過對油泵微觀修形優(yōu)化，齒面接觸情況改善明顯，傳動誤差降低顯著，說明微觀修形優(yōu)化是解決齒輪嘯叫噪聲的首選。

2）齒輪配合間隙量減小0.15mm，齒輪嘯叫噪聲降低約3dB，說明在考慮裝配的同時，合理減小配合間隙也是解決齒輪嘯叫噪聲的有效手段之一。

參考文獻

[1] 楊本洋，楮超美，湯海川等，齒輪修形參數(shù)對變速器傳動特性影響的研究[J].機械傳動，2012，09（36）：8-11.

[2] 賈麗華，齒輪重合度對變速器傳遞誤差影響分析[J].機械研究與應用，2017，06（30）：92-95.

[3] 石巖，張蒙，蘇新等，齒輪傳遞誤差仿真分析[J].制造研究，2018，12： 114-116.

[4] 熊禾根，機械傳動系統(tǒng)Romax Designer建模、分析及應用[M].武漢：華中科技大學出版社，2015：165-166.