基于齿轮修形的重型变速器高性能齿轮开发研究

基于齿轮修形的重型变速器高性能齿轮开发研究

吴盛金

贵州凯星液力传动机械有限公司，贵州遵义 摘要：本文针对当前的高性能齿轮开发研究，从齿轮修形角度进行了论述，文中主要应用了 MASTA分析方法，并且进行了一系列的试验探究，以此来进一步的对齿轮的不同性能进行分析和论证，旨在促进当前基于重型变速器的高性能齿轮的研究进程，促进我国的齿轮行业发展。

关键词：齿轮修形；高性能齿轮；开发研究

随着我国重型汽车行业的不断发展，人们对于其要求也在不断地提升。除了要求重型汽车的装载量之外，人们也开始对汽车在行驶过程之中是否平稳、是否安静等内容作出了一定的要求，而这也进一步促进了我国当前对于重型变速器的高性能齿轮的进一步研发进程。齿轮是重型汽车之中的重要组成部分，在某种程度上可以决定汽车行业的发展，而对其基于齿轮修形方向的研究，则也是促进高性能齿轮发展的方式之一。

一、齿轮修形理论简述

齿轮作为重型变速器的组成部件之一，其性能会影响到变速器的运行。而变速器在正常运行的过程中，同样会对齿轮施加一定的力，从而很有可能会导致齿轮出现形变的情况，这也会使得变速器的正常运行受到影响。而齿轮修形理论则是基于这一现象展开的研究，主要目的就是减少齿轮所受到的变速器的影响，旨在保证其正常运转。

（一）齿廓修形简述

（1）齿廓修形原理

在进行齿廓修形的过程中，我们首先需要明确齿廓修形的主要目的。在变速器的运转过程中，齿轮无疑会受到来自其动力的影响，从而使得齿轮内部会承载一定的载荷。但齿轮同样处于运转的过程之中，这也就很容易造成齿轮所受到的载荷压力不均匀，从而使得齿轮运转受到影响，出现误差。而齿廓修形即是为了解决这一现象，通过对齿顶进行一定的修形，来维持齿轮运转得整体平稳。齿廓修形是齿轮修形的重点，目前也有多种较为有效的齿廓修形方法。

（2）齿廓修形量的确定

齿廓修形量即为在进行齿廓修形时所设定的参数，能保证齿廓修形的有效性。因此，齿廓修形量是否准确对于齿轮修形是十分重要的。一般而言，齿廓修形的高度会选取最大值，以此来避免齿廓修形的效果。而齿廓修形量也能够代表在齿轮在其他力的作用下，所产生的形变量的总和。

（二）齿向修形简述

（1）齿向修形原理

齿轮在理想状态下运行的过程中，其接触都是较为趋于均匀的完美状态，但在实际情况中，齿轮的接触往往不可能达到均匀状态，其受力基本都是不平均的。这也造成了齿轮在运行过程中，很有可能会受到一定的影响，会降低其承载能力。因此，我们进行齿向修形的目的，也在于减轻这种影响。齿向修形过程中，可以做到使得齿轮接触趋于平均，从而提升齿轮的使用年限以及使用效果。而在这一方面，目前采用的一般都是鼓形修形的方式，该方法不仅可以做到平均齿轮接触所带来的载荷，也能保证齿轮的正常运转，故应用较为广泛。

（2）齿向修形量的确定

齿向修形量在一定程度上与齿廓修形量有一定的相似之处，同样是保证齿向修形更为有效的重点。而在对齿向修形量进行确定的过程中，我们也往往需要对齿轮的齿向修形进行一定的分析。比如，在进行鼓形修形的过程中，鼓形量即为决定修形结果的参数，在对其进行确定时，我们应当充分考虑到其变形程度。

二、变速齿轮模型及分析简述

（一）变速齿轮模型

变速齿轮模型是基于当前重型变速器之中的齿轮参数而得到的模型，在实际应用之中，可以充分保证重型变速器的正常运转，对于当下的齿轮研究有一定意义。一般而言，变速齿轮模型都是由输入轴、输出轴、中间轴以及诸多齿轮而组成的系统，能够有效模拟在重型加速器运转过程中的齿轮状态，为后续的齿轮修形分析提供事实基础。

（二）齿轮修形前分析简述

在建立了变速齿轮模型后，即已经具备了开展齿轮修形分析的能力，但在开始对其进行修行分析的研究之前，我们也应当对其进行一定的处理，以此来保证最终的修形结果是能够与预期情况相符合的。而首先，我们需要进行的即为静态分析，以此来确定齿轮的各项参数及其载荷能力。而后，我们也应当对其运行过程中的噪声以及啮合接触能力进行一定的分析，以此来全方位的确定齿轮的性能。

三、修形理论的MASTA分析

在进行MASTA分析的过程中，我们也应当充分的遵循修形原理一步地分析步的分析参数的设置和确定。修形原理能够有效指导MASTA分析的进行，因此，当我们在进行仿真分析的过程中，不仅需要如实的设置齿轮的各项参数，也需要对得到的数据进行修形理论的验证和分析，以此来保证修形结果的有效性。

四、台式试验验证

（一）总成齿轮寿命试验分析

在齿轮的发展和研究之中，齿轮的使用寿命是十分重要的，其使用寿命同样是齿轮性能的重要指标，如果齿轮寿命较短，则不能充分满足使用要求。因此，本文在重型变速器进行一定时间的运行后，对其中的齿轮进行了损坏程度的分析，以此来确定齿轮的使用寿命。

（二）总成噪声试验分析

在进行噪声分析的试验当中，我们也需要做到明确认识齿轮运转过程中的噪声也是当前重型变速器的性能要求之一。如果其噪声过大，无疑也是不符合相关标准的。而在进行噪声分析实验的过程中，则是将重型变速器置于消声室之中来测定其在运转过程中所产生的噪声强度。

（三）总成啮合接触区试验分析

进行啮合接触试验同样是当前齿轮研究中不可或缺的一部分，在该实验的进行过程中，我们需要对齿轮接触区域进行较为全面的分析，包括该区域的载荷以及接触的平均度等，以此来进一步确保齿轮能够正常运行，提升齿轮的使用效果。

总结

由于重型变速器尚且处于发展的进程之中，为了进一步的保证其中的齿轮能够正常运转，不断地对其进行修形理论的研究是很有必要的，而通过建立模型等方式进行分析不仅证实了修形研究的有效性，这同样也能够促进变速器进一步发展，以此来满足人们对变速器的发展需求。

参考文献：

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[2]肖娜. 高性能重载齿轮钢疲劳破坏行为及夹杂物评估技术研究[D].北京交通大学,2020（1）

[3]贾军风,赵彦春,杨惠子.基于齿轮修形的重型变速器高性能齿轮开发[J].汽车与配件,2019(14).

作者信息：吴盛金，男（1993.11.24—），汉族，贵州遵义人，助理工程师

研究方向：机械电子