Gear NVH-besturingstechnologie: Kennis van de industrie over het verminderen van het geraas van versnellingen
1De essentie en bronnen van versnellingsruis
Het kernprobleem van NVH (Noise, Vibration, and Harshness) in transmissiesystemen is in wezen de geluidsstraling die wordt gegenereerd door structurele resonantie.Periodieke opwekkingskrachten die worden gegenereerd tijdens het messen van tandwielen worden via assen en lagers naar de versnellingsbak doorgegevenDe bronnen van tandwielgeluid kunnen in drie categorieën worden onderverdeeld:
1.1 Ontwerpspanning (oorzaak)
variatie van de maasknijdheid: het aantal maasknijdende tandparen verandert onmiddellijk (bijv. de contactverhouding verschuift van 1 naar 2) wanneer de tandwielen worden ingeschakeld en losgemaakt,die leidt tot stijfheid mutatie en impact trillingen.
Fout van het tandprofiel: afwijkingen tussen de theoretische involute en het werkelijke bewerkte tandprofiel leiden tot schommelingen in de momentane transmissieverhouding, waardoor onstabiele trillingen ontstaan.
Resonantie: Wanneer de frequentie van het vismachineverstel samenvalt met de natuurlijke frequentie van de doos of as, wordt het trillingseffect versterkt, waardoor het geluid aanzienlijk toeneemt.
1.2 Vervaardigingsfouten (versterkende factor)
Cumulatieve toonhoogtefout: veroorzaakt ongelijke rotatie van tandwielen en genereert lage frequentie geluid.
Ruwheid van het tandoppervlak: Ruwe oppervlakken veroorzaken een hoge frequentie fluit door wrijving tijdens hoge snelheid.
Dynamische onbalans: Onbalansering van hogesnelheidsversnellingen veroorzaakt een centrifuge kracht, wat leidt tot ernstige trillingen en lawaai.
1.3 Montage en smering (inductiefactor)
Afwijking van de middelste afstand: overdreven strakke montage veroorzaakt interferentieruis, terwijl losse montage leidt tot schokgeluid tussen versnellingen.
Onjuiste smering: Overmatig viskeus vet veroorzaakt ruis van het rammelen, terwijl onvoldoende viscositeit resulteert in grenssmering door direct contact van metaal tot metaal.
2Ontwerpoptimalisatie: Vermindering van de opwinding van de bron
De kernstrategieën voor optimalisatie zijn als volgt:
2.1 Wijziging van tandprofiel
Het is de belangrijkste methode voor geluidsreductie, die tandinterferentie kan voorkomen die wordt veroorzaakt door belastingvervorming van standaardversnellingen:
Tipverlichting: Verwijder een kleine hoeveelheid materiaal van de tandspits om de impact van de vergrendeling te voorkomen.
Ondersnijden van de wortel: vermijden van ontkoppelingsinterferentie tussen tandwielen.
Kroning: Maak de tandbreedte enigszins convex om de ongelijke belasting te compenseren die door de vervorming van de as wordt veroorzaakt.
Gereedschapsaanbeveling: Gebruik professionele software zoals Kisssoft of Romax, voer het laadspektrum in om automatisch de optimale modificatiehoeveelheid te genereren.01mm-niveau puntverlichting kan geluid met maximaal 8dB in praktische projecten verminderen.
2.2 Contactverhouding optimaliseren
Door het verhogen van de contactverhouding kunnen meer tandparen tegelijkertijd worden gemetst, waardoor een gelijkmatige belastingverdeling wordt bereikt en trillingen worden verminderd:
Kernstrategieën: passende verhoging van de addendumcoëfficiënt of toepassing van spiraalvormige tandwielen.en hun geleidelijke messing proces vermindert van nature geluid.
Opmerking: Helicale tandwielen veroorzaken een askracht, wat het ontwerpen van stuwrollen of stuwrekeningen vereist, wat de structurele complexiteit verhoogt.
2.3 evenwicht van de module en aantal tanden
Het beginsel van "kleine module, meer tanden" draagt bij tot de geluidsreductie op basis van de vereisten inzake sterkte.met als gevolg een platter tandprofiel en een stabieler maatschapBijvoorbeeld het verlagen van de module van het wandelwiel van een stofzuigerrobot van 1,0 naar 0.8 en het verhogen van het aantal tanden van 20 tot 25 vermindert niet alleen het geluid aanzienlijk, maar verkort ook de spuitgietcyclus en verlaagt de kosten vanwege dunnere tanddikte.
3Materialenkeuze: afweging tussen metalen en kunststofversnellingen
De dampende eigenschappen van de materialen bepalen rechtstreeks het absorptievermogen van trillingsenergie en de rationele keuze van de materialen is de sleutel tot geluidsreductie.de toepasselijke scenario's en optimalisatievaardigheden van metalen en kunststofversnellingen zijn als volgt::
3.1 Kunststofversnellingen (POM/PA/PEEK)
Voordelen: hoge intrinsieke demping voor effectieve absorptie van trillingsenergie; zelfglijmiddel zonder extra vet; lage productiekosten.
Nadelen: lage sterkte, slechte warmtegeleiding en slechte dimensionale stabiliteit als gevolg van temperatuur en vochtigheid.
Toepasselijke scenario's: toepassingen met een lage snelheid en een lichte belasting met een extreme geluidsgevoeligheid, zoals huishoudelijke apparaten en kantoorautomatiseringsapparatuur.
Optimalisatievaardigheden: gebruik maken van de koppeling van stalen as + kunststofversnelling om gebruik te maken van de geluidsdempende prestaties van kunststof met hoge frequentie.
3.2 Metalen tandwielen (roestvrij staal/gelegeerd staal)
Voordelen: Hoge sterkte, hoge precisie en lange levensduur, geschikt voor zware transmissie.
Nadelen: De hoge stijfheid zorgt voor een gemakkelijke overdracht van trillingen en scherp, hard lawaai.
Toepasselijke scenario's: hogesnelheid, zware belasting en hoogprecisie transmissie systemen, zoals robotgewrichten en medisch-chirurgische gereedschappen.
Optimalisatievaardigheden: Gebruik voor de productie poedermetallurgische technologie (de interne microporen zorgen voor een zekere demping) of schotpeening (inbrengen van oppervlaktecompressieve spanning om trillingen te verminderen).
3.3 Hybride transmissie
De eerste fase moet met kunststof getrokken worden om het geluid te verminderen en de tweede fase met metalen getrokken om het koppel over te brengen.de balans tussen geluidsreductie-effecten en transmissie-efficiëntie.
4Montage en smeer: de laatste kritieke schakel
Een uitstekend ontwerp vereist een nauwkeurige montage en wetenschappelijke smeering om geluidsreductie effecten te realiseren, wat de "laatste mijl" is van versnellingen NVH controle:
4.1 Centrale afstandsbediening
Strict controle van de tolerantie van de versnellingsbaklagerspositie; H7/k6 is aanbevolen voor een hoge precisie transmissie om de stabiliteit van de middelste afstand te garanderen.Gebruik tijdens de montage speciale beugels om buigingen van de as te voorkomen die veroorzaakt worden door gedwongen drukwerk, waardoor afwijking van de middelste afstand en daaruit voortvloeiend lawaai worden voorkomen.
4.2 Selectie van vetstoffen
Wetenschappelijke vetselectie is de sleutel tot de vermindering van wrijvingsgeluid en de selectieprincipes zijn als volgt:
Viskositeit: kies voor hoge snelheid vet met een lage viscositeit (viscositeit van de basisolie ≤ 100 cSt) en voor lage snelheid vet met een hoge viscositeit.
Consistentie: NLGI-graad 2 wordt het meest gebruikt; NLGI-graad 1 kan worden gebruikt voor ultra-hoge snelheden om de schommelweerstand te verminderen.
Additieven: Vet dat molybdeendisulfide of PTFE bevat, kan het wrijvingsgeluid verminderen, maar er moet aandacht worden besteed aan de compatibiliteit van het materiaal om plastische corrosie te voorkomen.
Hoeveelheid coating: vul 30% tot 50% van de tandoppervlakte; overmatig vet veroorzaakt roeren en verhoogd geluid.
4.3 Vermijding van de resonantie van de versnellingsbak
De versnellingsbak is de voornaamste bron van geluidsstraling en resonantievermijding kan worden bereikt door middel van de volgende maatregelen:
Versterkende ribben: Versterkende ribben op de binnenkant van de schelp moeten worden ontworpen om de natuurlijke frequentie te verhogen en overlappingen met de mesh-frequentie van de tandwiel te voorkomen.
Afdampingsmateriaal: toevoegen van rubberen pakkingen aan de bekleding van de schelp om het trillingsvervoer te blokkeren.
Simulatieverificatie: gebruik de ANSYS Modal-module om de boxmodalen te analyseren en ervoor te zorgen dat de eerste 6 natuurlijke frequenties niet binnen het werkingssnelheidsbereik liggen.
5. Praktisch geval: Ontwikkeling van stille versnellingsbakken voor robotten voor stofzuigers
5.1 Achtergrond van het project
Het wandelmechanisme van een stofzuigrobot had teveel lawaai (door gebruikers beschreven als "tractorachtig"), wat leidde tot een groot aantal klachten van klanten.
5.2 Probleemanalyse
niet-gemodificeerde sporenversnellingen van POM-materiaal met een zware messeinslag;
een snelheid van de motor van 10000 t/min, wat resulteert in een hoge versnellingslijnen snelheid na vertraging;
Een dunwandige ABS-versnellingsbak met een duidelijke resonantie en een sterke geluidsstraling.
5.3 Optimalisatieschema
Profiel van de tand: Verandering naar spiraalvormige tandwielen met een spiraalhoek van 15°, waarbij de contactverhouding tot 1 wordt verhoogd.6;
Wijziging: door Kisssoft berekenen en 0,02 mm puntverlichting uitvoeren;
Materiaal: vervang versnellingen door PA66+30% GF om de sterkte te verbeteren en de module te verminderen;
Structuur: Vergroot de wanddikte van de versnellingsbak met 0,5 mm en voeg kruisversterkende ribben toe;
Smeer: selecteer synthetisch vet met een laag viscositeitsgehalte met een vulgraad van 40%.
5.4 Resultaten van optimalisatie
Het geluid van het wandelmechanisme werd verlaagd van 75dB naar 62dB, waardoor het toonaangevende niveau in de industrie werd bereikt.
6. Kernbeginselen en inzichten in de industrie
De geluidscontrole van tandwielen is een systeemtechniek waarbij akoestiek, materiaalwetenschappen, mechanica en andere disciplines betrokken zijn, en er is geen "silver bullet" -oplossing die voor iedereen past.
De kern van de ontwikkeling van kwalitatief hoogwaardige transmissieproducten is de gesloten kringloop van "simulatievoorspelling + experimentele verificatie",die geluidsproblemen kan elimineren voordat de malen worden geopend en de O&O-kosten kan verminderen.
Voor consumentenelektronica, medische apparatuur en andere producten die dicht bij de gebruiker liggen, is het een belangrijke belichaming van productpremium.geluidsbeheersing is de sleutel tot het verbeteren van de gebruikerservaring en het verminderen van klachten van klanten.
De toekomstige ontwikkelingsrichting van de controle van tandwielgeluid ligt in de nauwkeurige matching van multi-linktechnologieën, zoals de toepassing van nieuwe dempingsmaterialen, AI-gedreven parameteroptimalisatie,en additieve vervaardiging van complexe dempingsstructuren.