摩托车发动机初级齿轮噪声分析与控制研究

• 作 者: 邓波
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 初级齿轮 有限元 噪声 变位系数 齿轮修形

随着摩托车发动机不断地向高速、高强度方向发展,初级齿轮啮合噪声的问题日益突出。初级齿轮啮合噪声不仅降低摩托车乘坐舒适性,同时也影响其使用寿命和行驶安全。因此,为了使初级齿轮啮合传动平稳,减小振动和噪声,而且不发生强烈的冲击磨损,有必要对初级齿轮啮合噪声进行分析和控制研究。本文以某单缸四冲程风冷式发动机初级齿轮为研究对象,从虚拟仿真分析和试验测试分析两方面对初级齿轮啮合噪声的影响因素进行分析和研究。本文首先从初级齿轮振动噪声产生机理入手,通过分析其动力学特性,找出齿轮参数和轮齿齿形对噪声的影响。通过运用三维弹性接触有限元动态分析方法,对初级齿轮啮合传动虚拟试验仿真中关键的边界条件、施加载荷的方式以及齿面间的接触定义等问题进行研究,建立了初级齿轮啮合传动的有限元分析模型,并对该模型进行了虚拟试验仿真。应用上述初级齿轮三维接触有限元分析模型,通过改变初级齿轮使用工况中的转速和负载、结构参数中的齿宽系数和变位系数以及齿廓修形方式对初级齿轮振动噪声的影响进行了虚拟试验仿真。而后,在自行开发设计的摩托车发动机试验台上进行了初级齿轮的试验测试。根据虚拟试验仿真并结合试验测试的结果,得出如下结论:①初级齿轮振动噪声随转速增加而增加,但是不同变位系数、不同修形方式以及不同齿宽的初级齿轮,其振动噪声随转速的增涨幅度是有区别的。②不同变位系数的初级齿轮,其振动噪声也各有不同,节点位于两对齿啮合区内的变位齿轮,其振动噪声较低。③修形初级齿轮的振动噪声好于不修形的,但修形方式的不同将导致不同改进结果,而且直线修形好于圆弧修形。④小齿宽比大齿宽的初级齿轮振动噪声高,但由于受到制造、安装等因素的影响,应该合理确定齿宽。