齒面傅里葉檢測(cè)與噪音分析

隨著電動(dòng)車的推廣，發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲問題基本解決，而齒輪噪聲問題越來越突出，對(duì)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(cè)齒輪的齒形齒向，評(píng)估距離規(guī)范值的偏差量。對(duì)于齒形**報(bào)告，如齒面S形，異常凸起凹陷，僅靠經(jīng)驗(yàn)評(píng)估而無(wú)量化的指標(biāo)。齒面波紋度檢測(cè)，即齒面傅里葉檢測(cè)，齒形齒向報(bào)告的補(bǔ)充和延伸。 

01
齒面波紋度對(duì)噪音的影響

齒輪噪聲激勵(lì)主要原因是齒輪嚙合變化引起的加速度動(dòng)態(tài)變化，空載或負(fù)載時(shí)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(dòng)，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(duì)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(cè)和監(jiān)控對(duì)控制NVH很有必要。 

02
齒面傅里葉的檢測(cè)原理

任何連續(xù)測(cè)量的時(shí)序或信號(hào)，都可以表示為不同頻率正弦波信號(hào)的無(wú)限疊加。傅里葉變換算法利用直接測(cè)量到的原始信號(hào)，以累加方式來計(jì)算該信號(hào)中不同正弦波信號(hào)的頻率、振幅和相位。傅立葉：簡(jiǎn)單說就是實(shí)際測(cè)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(píng)估頻域圖像。 

如圖1所示，齒面傅里葉檢測(cè)，根據(jù)測(cè)量的齒面曲線，通過*小二乘法先分解階次*大的正弦波，計(jì)算頻譜；隨后**大階次正弦波被分解計(jì)算頻譜；*終第十較大階次的正弦波被分解并計(jì)算。分別計(jì)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(bào)告及公式解讀

使用克林貝格KLINGELNBERG或溫澤WENZEL齒形齒向測(cè)量設(shè)備，輸出齒面傅里葉報(bào)告如圖2，紅色字體即對(duì)報(bào)告的解讀。當(dāng)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(lì)就會(huì)發(fā)生。檢測(cè)時(shí)默認(rèn) βw 等于 βb。 

圖2 齒面傅里葉報(bào)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(yàn)常數(shù)；K：經(jīng)驗(yàn)更正值。 

推薦經(jīng)驗(yàn)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(duì)應(yīng)的振幅評(píng)估范圍曲線。傅里葉公式計(jì)算實(shí)例，如圖3所示。

圖3 傅里葉公式計(jì)算實(shí)例

04
傅里葉參數(shù)的選定

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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(tái)架階次表現(xiàn)在上中下及超差的樣箱中，選中15臺(tái)有代表性的樣箱，分別測(cè)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(shí)際測(cè)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(yàn)參數(shù)N0 = 0．6，K = 2．8 

根據(jù)測(cè)量的傅里葉報(bào)告，統(tǒng)計(jì)每個(gè)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(jì)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(yǔ)

綜上所述，通過齒面傅里葉檢測(cè)可以篩選出對(duì)NVH有影響的問題件，降低臺(tái)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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