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)于齒形不良報(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。
一、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)量不良及設(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。
二、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，最后評(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，通過最小二乘法先分解階次最大的正弦波，計(jì)算頻譜；隨后第二大階次正弦波被分解計(jì)算頻譜;最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
三、傅里葉報(bào)告及公式解讀
使用克林貝格或溫澤齒形齒向測(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，最大的誤差激勵(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
四、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)零件的最大振幅及波數(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。
五、結(jié)束語
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。
參考文獻(xiàn)略.