齒面傅里葉檢測與噪音分析

隨著電動車的推廣，發(fā)動機的噪聲問題基本解決，而齒輪噪聲問題越來越突出，對齒輪制造精度的要求越來越高。目前監(jiān)控齒面的質(zhì)量，主要檢測齒輪的齒形齒向，評估距離規(guī)范值的偏差量。對于齒形**報告，如齒面S形，異常凸起凹陷，僅靠經(jīng)驗評估而無量化的指標。齒面波紋度檢測，即齒面傅里葉檢測，齒形齒向報告的補充和延伸。 

01
齒面波紋度對噪音的影響

齒輪噪聲激勵主要原因是齒輪嚙合變化引起的加速度動態(tài)變化，空載或負載時齒輪嚙合變形，以及齒面波紋度超差。波紋度超差是由加工震動，預(yù)加工質(zhì)量**及設(shè)備精度不足導(dǎo)致的，也與刀具，工裝夾具的制造精度和位置精度相關(guān)。波紋度對噪音的影響大部分 取決于齒輪嚙合線方向的階次振幅情況。波紋度的檢測和監(jiān)控對控制NVH很有必要。 

02
齒面傅里葉的檢測原理

任何連續(xù)測量的時序或信號，都可以表示為不同頻率正弦波信號的無限疊加。傅里葉變換算法利用直接測量到的原始信號，以累加方式來計算該信號中不同正弦波信號的頻率、振幅和相位。傅立葉：簡單說就是實際測量的表面，用傅立葉變換方法分解成不同階次的正弦波，*后評估頻域圖像。 

如圖1所示，齒面傅里葉檢測，根據(jù)測量的齒面曲線，通過*小二乘法先分解階次*大的正弦波，計算頻譜；隨后**大階次正弦波被分解計算頻譜；*終第十較大階次的正弦波被分解并計算。分別計算出被確定階次振幅的均方根，得出頻譜圖像。

圖1頻譜圖像的形成過程

03
傅里葉報告及公式解讀

使用克林貝格KLINGELNBERG或溫澤WENZEL齒形齒向測量設(shè)備，輸出齒面傅里葉報告如圖2，紅色字體即對報告的解讀。當嚙合接觸方向上的波紋度方向 βw 接近于母線偏移 βb角的線，*大的誤差激勵就會發(fā)生。檢測時默認 βw 等于 βb。 

圖2 齒面傅里葉報告

傅立葉公式及參數(shù)含義如下：

S(W) =Ｒ/( W - 1) N 

N = NO + K/W

S(W) ：阻帶邊緣；Ｒ：可接受的波紋高度；W：波數(shù)；NO：經(jīng)驗常數(shù)；K：經(jīng)驗更正值。 

推薦經(jīng)驗數(shù)值NO = 0．6，K = 2．8。控制 Ｒ 值，可得到波數(shù)W與振幅S(W) 的函數(shù)曲線，即不同波數(shù)對應(yīng)的振幅評估范圍曲線。傅里葉公式計算實例，如圖3所示。

圖3 傅里葉公式計算實例

04
傅里葉參數(shù)的選定

根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)EOL分貝值與振幅超出量正相關(guān)。在EOL臺架階次表現(xiàn)在上中下及超差的樣箱中，選中15臺有代表性的樣箱，分別測量其齒形齒向傅里葉數(shù)據(jù)，得出相應(yīng)的振幅和波數(shù)數(shù)據(jù)，將實際測量的結(jié)果代入傅里葉公式，選擇出合適的 Ｒ 值，使得擬合的邊界曲線篩選出振幅超差且EOL不合格的零件；

推薦經(jīng)驗參數(shù)N0 = 0．6，K = 2．8 

根據(jù)測量的傅里葉報告，統(tǒng)計每個零件的*大振幅及波數(shù)；EOL邊界狀態(tài)W = 54，S(W) = 0．50；W = 57，S(W) = 0．48；

EOL NOK狀態(tài)W = 52，S(W) = 0．44；EOL OK狀態(tài)W = 58，S(W) = 0．57；

根據(jù)計算公式：

S(W) =Ｒ/( W－1) N

N = NO + K/W 

反推，得出 Ｒ= 0．0068，以此得到限制曲線參數(shù) Ｒ，NO，K。

05
結(jié)束語

綜上所述，通過齒面傅里葉檢測可以篩選出對NVH有影響的問題件，降低臺架NVH的發(fā)生率。方便制造需著手分析NVH原因，鎖定問題工序，排查工裝刀具精度及設(shè)備的精度，以降低階次振幅值。

上海浦量元齒輪技術(shù)

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