齒輪振動噪聲的案例
齒輪與齒輪箱振動噪聲機理分析及控制
一、齒輪振動的實例
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齒輪輪轂的振動
齒輪傳遞扭矩首先從軸傳至輪轂，由輪轂傳遞到輪齒，再由主動輪輪齒傳遞到被動輪輪轂和軸系。在傳遞過程中，由于受到軸向激勵力的作用，齒輪輪轂產生軸向振動。另外，由于嚙合力的作用，輪轂也會產生橫向和沿周向的振動。
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軸承及軸承座的振動
齒輪系統通過軸系安置于軸承及其軸承座上，由于齒輪本體的軸向和周向振動必引起軸承支承系統的振動，相反，外界干擾力（如螺旋槳的軸承力）也可能通過軸承傳遞給齒輪系統。
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齒輪箱的振動
齒輪的振動由軸系傳到齒輪箱，激勵箱體振動，從而輻射出噪聲。另外，齒輪在箱內振動的輻射聲激勵箱體，使箱體形成二次輻射噪聲，這類噪聲大部在中低頻范圍內。齒輪箱體本身的振動也直接產生輻射聲。
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齒輪的振動
在嚙合過程中，輪齒先由一點接觸而擴展到線接觸，或一次實現線接觸，使得接觸力大小、方向改變，產生機械沖擊振動，從而輻射出噪聲。這類噪聲呈現高頻沖擊的形式，其典型的齒輪振動時程曲線示于圖2。
輪齒嚙合時不斷變化的嚙合力，既激發齒輪的強烈振動，即各個輪齒的響應很大，也激發了齒輪箱箱體較弱的振動。
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齒輪箱的振動
齒輪的振動由軸系傳到齒輪箱，激勵箱體振動，從而輻射出噪聲。另外，齒輪在箱內振動的輻射聲激勵箱體，使箱體形成二次輻射噪聲，這類噪聲大部在中低頻范圍內。齒輪箱體本身的振動也直接產生輻射聲。
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齒輪的振動
在嚙合過程中，輪齒先由一點接觸而擴展到線接觸，或一次實現線接觸，使得接觸力大小、方向改變，產生機械沖擊振動，從而輻射出噪聲。這類噪聲呈現高頻沖擊的形式，其典型的齒輪振動時程曲線示于圖2。
輪齒嚙合時不斷變化的嚙合力，既激發齒輪的強烈振動，即各個輪齒的響應很大，也激發了齒輪箱箱體較弱的振動。通常認為齒輪產生噪聲的主要原因是輪齒之間的相對位移。這類噪聲源產生的噪聲可以用付氏變換法把噪聲表示為穩定頻率的分量的集合。
展開 混動車型平衡軸齒輪敲擊噪聲優化
本文中深入闡述了平衡軸齒輪敲擊產生和傳播機理，通過開發雙級TVD降低齒輪外部激勵和開發雙消隙平衡軸減小嚙合過程中輪齒雙側受力沖擊的兩種方法，達到優化齒輪敲擊噪聲的目的，對平衡軸齒輪設計和敲擊問題優化具有重要的工程意義。
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混動車型平衡軸齒輪敲擊問題介紹
某款2.0T發動機為橫/縱置混動SUV車型共平臺生產，其搭載7DCT自動擋橫置變速器后NVH性能市場表現良好，而搭載縱置9HAT自動擋變速器時，車內外在中高轉速全油門及半油門工況下可明顯感知存在類似嘩啦音的金屬敲擊聲，特別是在2500-5200r/min轉速區間，表現出頻率成分為3000-5000Hz的寬頻段激發特性。同步測試整車各零部件振動發現，油底殼本體振動與油底殼近場噪聲對應性明顯，橫/縱置油底殼近場噪聲和油底殼排氣側振動對比如圖1所示。
圖1 整車油底殼近場噪聲和振動對比
油底殼在2500-5200r/min范圍存在寬頻振動，而其周圍布置旋轉零部件主要激勵源為曲軸或者平衡軸齒輪，在去除平衡軸總成進行整車測試后，敲擊振動噪聲消失，由此判斷該敲擊噪聲來自平衡軸齒輪。
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橫/縱置平衡軸系統差異性分析
橫置發動機NVH性能市場表現良好，而縱置發動機NVH表現出敲齒振動噪聲，須分析其結構主要變化點，進而分析導致齒輪敲擊變化的影響因素，平衡軸驅動形式如圖2所示。平衡軸驅動齒圈位于曲軸第6平衡塊，平衡軸總成為底置形式，包含兩級齒輪，其中1級齒輪為消隙齒輪，結構如圖3所示。消隙齒輪工作原理是：扭轉彈簧為獨立件，通過中間彈簧產生彈力，使主副齒產生錯齒，消除嚙合側隙，避免由于齒輪側隙產生的敲齒風險。
展開 行業應用方案 | 噪聲、振動與聲振粗糙度 （NVH）
Ansys解決方案允許設計者在統一的平臺Workbench中進行系統級的建模，調用Maxwell、Mechanical、optiSLang進行電磁-振動-聲學耦合分析和優化，也可將聲學分析結果導入VXPERIENCE Sound中進行噪聲評判和音質設計。
一
電機振動噪聲
對電機產生的噪聲進行Maxwell電磁分析、Mechanical振動分析、Acoustics聲學分析，將聲學分析結果導入VXPERIENCE Sound中進行噪聲評判，在Workbench下調用optiSLang或DX進行多物理場參數優化為電機噪聲設計提供最佳方案。
二
電機+齒輪箱振動噪聲
在電機振動噪聲分析的基礎上加入齒輪傳動噪聲的分析，更加符合汽車制造廠家的測試工況。將Maxwell電磁分析結果導入Ansys Motion中進行多體動力學分析，其結果作為聲學激勵導入Mechanical中進行聲學仿真。該方案采用的Ansys Motion動力學分析可考慮電機的電磁力和柔性體應力應變數據及動態數據，得到精度更高的結果。
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行業應用方案 | 噪聲、振動與聲振粗糙度 （NVH）
一、電機振動噪聲
對電機產生的噪聲進行Maxwell電磁分析、Mechanical振動分析、Acoustics聲學分析，將聲學分析結果導入VXPERIENCE Sound中進行噪聲評判，在Workbench下調用optiSLang或DX進行多物理場參數優化為電機噪聲設計提供最佳方案。
二、電機+齒輪箱振動噪聲
在電機振動噪聲分析的基礎上加入齒輪傳動噪聲的分析，更加符合汽車制造廠家的測試工況。將Maxwell電磁分析結果導入Ansys Motion中進行多體動力學分析，其結果作為聲學激勵導入Mechanical中進行聲學仿真。該方案采用的Ansys Motion動力學分析可考慮電機的電磁力和柔性體應力應變數據及動態數據，得到精度更高的結果。
統一平臺的多物理場NVH仿真解決方案
Ansys解決方案具有高度的多物理場耦合、高度的結構部件耦合、復雜的運行工況、以及統一的多物理場參數優化能力，可以完美解決NVH分析技術的一系列技術難點。
典型應用案例
電磁力-振動-聲學耦合分析
電機由于電磁力作用引起的電機噪聲可以通過2D Maxwell電磁場分析得到的在定子齒部的電磁力，映射處理到3D的電機結構網格模型上，通過FFT變換后 ，進行電機掃頻分析，得到頻率響應曲線，進而進行聲學分析。
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Ansys解決方案允許設計者在統一的平臺Workbench中進行系統級的建模，調用Maxwell、Mechanical、optiSLang進行電磁-振動-聲學耦合分析和優化，也可將聲學分析結果導入VXPERIENCE Sound中進行噪聲評判和音質設計。
一
電機振動噪聲
對電機產生的噪聲進行Maxwell電磁分析、Mechanical振動分析、Acoustics聲學分析，將聲學分析結果導入VXPERIENCE Sound中進行噪聲評判，在Workbench下調用optiSLang或DX進行多物理場參數優化為電機噪聲設計提供最佳方案。
二
電機+齒輪箱振動噪聲
在電機振動噪聲分析的基礎上加入齒輪傳動噪聲的分析，更加符合汽車制造廠家的測試工況。將Maxwell電磁分析結果導入Ansys Motion中進行多體動力學分析，其結果作為聲學激勵導入Mechanical中進行聲學仿真。該方案采用的Ansys Motion動力學分析可考慮電機的電磁力和柔性體應力應變數據及動態數據，得到精度更高的結果。
展開 齒輪—Rattle噪聲及嘯叫噪聲的來源
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齒輪：Rattle噪聲及嘯叫噪聲的來源
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第一篇文章我介紹了齒輪的基本概念，重點需要區分節圓、分度圓、分度圓壓力角和嚙合角的區別，今天接著上次的內容，進一步給大家帶來齒輪——噪聲方面的相關知識。
在上一篇文章的結尾處我說明了當改變齒輪中心距時，節圓和節圓壓力角也會隨之改變，但是傳動比不變。事實上在改變中心距時，還會改變另一個非常重要的參數——齒側間隙（Backlash）。齒側間隙（簡稱齒隙）表示相嚙合的兩個齒輪沿節圓周向的間隙，增大中心距齒隙也隨之增大，反之亦然。
為什么要存在齒隙？首先由于存在加工誤差，不能保證所有輪齒的尺寸都一致，并且工作溫度升高還容易引起齒輪熱膨脹變形，因此傳動過程必須保證有間隙才不會讓齒輪卡死；另外，傳動系統是需要潤滑油輔助潤滑的，因此必須要留有齒隙存放潤滑油。可以說齒隙是齒輪平滑旋轉所必需的間隙，齒輪要避免在無齒隙的狀態下使用，但另一方面，齒隙的存在，也間接使得傳動過程中產生了噪聲。
大家都知道產生噪聲的實質是空氣振動，齒輪噪聲的本質也就是齒輪振動。
展開 電機振動噪聲的產生以及控制：振動和噪聲的來源
電動機振動的十個原因：
轉子、耦合器、聯軸器、傳動輪（制動輪）不平衡引起的。
鐵心支架松動，斜鍵、銷釘失效松動，轉子綁扎不緊都會造成轉動部分不平衡。
聯動部分軸系不對中，中心線不重合，定心不正確。這種故障產生的原因主要是安裝過程中，對中不良、安裝不當造成的。
聯動部分中心線在冷態時是重合一致的，但運行一段時間后由于轉子支點，基礎等變形，中心線又被破壞，因而產生振動。
與電機相聯的齒輪、聯軸器有故障，齒輪咬合不良，輪齒磨損嚴重，對輪潤滑不良，聯軸器歪斜、錯位，齒式聯軸器齒形、齒距不對、間隙過大或磨損嚴重，都會造成一定的振動。
電機本身結構的缺陷，軸頸橢圓，轉軸彎曲，軸與軸瓦間間隙過大或過小，軸承座、基礎板、地基的某部分乃至整個電機安裝基礎的剛度不夠。
安裝的問題，電機與基礎板之間固定不牢，底腳螺栓松動，軸承座與基礎板之間松動等。
軸與軸瓦間間隙過大或過小不僅可以造成振動還可使軸瓦的潤滑和溫度產生異常。
電機拖動的負載傳導振動，比如說電機拖動的風機、水泵振動，引起電機振動。
展開 電機振動噪聲建模分析：ANSYS電機振動噪聲分析
噪聲、振動與聲振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness）(在~20Hz-20kHz之間)的常見術語。引起這些振動的力可以來自許多來源。對于電機來說，這些力可能是驅動轉子軸的磁力，也可能是更大的驅動系統的一部分，比如軸承和/或齒輪。
圖1 汽車NVH示意圖
噪聲是電機的一個熱門話題，而諸如重量和成本降低等競爭性需求會帶來工程挑戰，如果不加以解決，可能會影響客戶滿意度和產品接受度，使用ANSYS工具將為如何全面解決電機噪聲提供工程指導。
1. 問題分析
本例以永磁同步電機模型為例。在Maxwell 2D中，利用該電機的1/8模型，計算定子內表面徑向和切向磁拉力；然后在ANSYS Mechanical中進行該電機三維定子的諧響應分析；最后在ANSYS Harmonic Acoustic中進行三維聲場分析。在Workbench中，Maxwell中計算的定子內表面徑向和切向磁拉時域力密度分布，作為激勵源，耦合到Mechanical 中進行頻域的諧響應分析；諧響應分析的結果，作為激勵耦合到ANSYS Harmonic Acoustic 中，作為噪聲分析的激勵。
幾何模型
圖2 模型示意圖
材料參數
，仿真過程中使用的材料為默認的結構鋼
2. 電磁力計算
圖3 1/8電機模型
分析模型為 Prius 電機的二維分析模型，建立Maxwell 2D分析流程。
打開【Workbench】->【Toolbox】->【Analysis Systems】，添加一個Maxwell 2D分析系統。
展開 電機振動噪聲建模分析：基于導入DXF轉子模型導入MANATEE的振動噪聲仿真分析
通過導入DXF文件與MANATEE的耦合可以更加方便，更加準確的進行電機電磁振動噪聲的仿真分析，為用戶提供了切實可行的解決方案。
文章來源：天源科技
LMS-Signature模塊/NVH（振動噪聲測試模塊） 附LMS 振動噪聲測試與分析系統下載
下載地址：LMS 振動噪聲測試與分析系統
基于齒輪修形的汽車變速器齒輪嘯叫噪聲改善研究
為降低汽車變速器齒輪嘯叫噪聲,以某變速箱變速器主減速齒輪副為研究對象,借助于Masta仿真軟件對齒形和齒向修形進行了仿真研究.通過分析不同修形參數對齒輪傳動特性的影響,得到了修形參數對齒輪傳動誤差和接觸應力的影響規律.結果表明:適當的齒頂修緣能有效減小齒輪嚙合干涉;適當的齒形鼓形修整能有效改善齒根與齒頂的干涉現象;適當的齒向鼓形修整能有效改善最大接觸應力偏載現象;共同產生降低齒輪傳動誤差和最大齒面接觸應力的作用.
齒輪嘯叫噪聲是汽車變速器噪聲的主要來源之一．在齒輪傳動過程中，由于存在齒輪傳動誤差、彈性變形等因素，使得齒輪副在相互嚙入、嚙出時，偏離了理論嚙合線，從而導致輪齒干涉、沖撞，進而產生激振力，引起傳動機構的振動．在振動傳動到變速箱外部結構的過程中產生共振而引發嘯叫噪聲．
展開 直播課程 | 機器學習在振動噪聲與氣動噪聲領域的應用
01/直播主題&時間
機器學習在振動噪聲與氣動噪聲領域的應用
12月23日（星期三）14:00~15:00
02/您所期待的內容
基于機器學習的智能實時仿真
振動聲學與氣動聲學典型問題分析
電機振動噪聲建模分析:基于ANSYS Workbench平臺的電機電磁噪聲仿真分析
電動機與發電機等電力設備的噪聲起因很多，有電磁振動噪聲、機械噪聲及流致噪聲等等，本文通過ANSYS公司的官方案例為操作背景，詳細介紹如何將作用在定子上的瞬態電磁力作為結構諧響應分析的載荷計算振動噪聲。
1.電磁模型建立與分析
如圖1所示為一個電機模型，電機的額定輸出功率為550W，額定電壓為220V，極對數為4，定子齒數為24個，轉子的轉速為1500rpm，求電磁振動產生的噪聲大小。
本算例使用的模塊如下：
RMxprt模塊：建立電機類型；
Maxwell模塊：2D瞬態電磁場計算；
Structural 模塊：3D諧響應分析計算；
Acoustics ACT模塊：噪聲計算
注：Acoustics ACT模塊需要單獨安裝，請用戶到官方網站上自行下載。
圖1 電機模型
電機的電路模型如圖2所示。
圖2 電機電路模型
1）啟動Workbench。在Windows XP下單擊“開始”→“所有程序”→ANSYS15→Workbench15命令，即可進入Workbench主界面。
2）保存工程文檔。進入Workbench后，單擊工具欄中的按鈕，將文件保存為“zhendongzaosheng.wbpj”，單擊Getting Started窗口右上角的（關閉）按鈕將其關閉。
3）雙擊Toolbox→Analysis System→RMxprt模塊建立項目A，如圖3所示。
4）雙擊項目A中的A1欄進如RMxprt電機設置平臺，如圖4所示。
圖3 RMxprt模塊 圖4 RMxprt平臺
5）依次選擇菜單RMxprt→Machine Type，在彈出的電機類型選擇對話框中單擊Generic Rotating Machine選項，單擊OK按鈕，如圖5所示。
展開 機器設備噪聲測試的新方法--振動法測噪聲
一.引言
對機器設備噪聲測量最通常的方法是用聲級計進行聲壓級測量，然而在不少場合，這種人們十分熟悉的方法卻顯得無能為力。例如：在正在運行的多臺機器的機房里，需要測定各臺機器的噪聲時；或者要在生產成品的流水線上逐臺檢測每臺產品的噪聲時，都會由于其他聲源的影響以及反射聲的傳入使得聲級計無法顯示被測產品直接輻射的噪聲。隨著科技的發展，人們自然想到了聲強法。但是目前聲強法的測試儀器較貴，而且測試又較復雜，仍處于研究階段。于是，人們對聲波的測試開展了振動法的研究。希望通過測量機器表面振動量的方法來確定機器所輻射的噪聲量，通常稱為空氣噪聲的振動測試法。多年理論分析和應用研究的結果表明，這是一種十分簡便而有效的方法。在十分惡劣的環境條件下，幾乎可以不受環境噪聲和反射聲的影響，用一種特殊計權的測振儀就可通過測定機器表面的振動量，來確定其噪聲輻射值。目前這種方法已成功地用于生產實際。
采用測振法在生產現場測試產品的噪聲是在其他方法都無法簡便、迅速、經濟和準確的解決產品現場噪聲檢測的情況下而提出的。西德、美國等國家開展此項技術研究已有多年了，德國BBC公司花費了十幾馬克研究振動法，并成功地將此項技術用于接觸器的現場噪聲檢測上。美國經過多年的研究，已在海軍MIL標準中規定用振動法測定微電機的噪聲。國際ISO標準化組織已公布了測振法標準技術文件。
我國是在七十年代末期開始探討測振法的。
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