粉末金属齿轮,第二部分

本系列的第二篇文章将涉及与粉末金属(PM)齿轮相关的噪声、振动和粗糙(NVH)细节。

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NVH是最困难的领域之一,齿轮接近黑色艺术。传输开发人员有他们自己的测试标准。通常由一组训练有素的员工进行主观测量。小组成员听取传送,并就噪音水平和特性发表意见。

心理声学是一个研究领域,发展到科学地将噪音不仅与分贝,而且与人类的感知和耳朵的敏感性,最终是大脑。它的目的是量化和预测当今人们对噪音的主观反应。

图1
图1

有一个术语使用在这一领域的geargear是相当主观的。我们使用了苛刻性,Shift-feel和Clonk等术语,这更像是一种感觉,而不是基于第一原则的可量化参数。图1给出了噪声分类的参数以及心理声学领域的参数。

然而,粉末冶金齿轮受到相同的测试和命名作为实心钢齿轮和数据必须生成,提出,并审查使用相同的原则,作为实心钢齿轮。


图2

最基本的测试是用冲击锤、环或棒击打PM试样,测量不同声压级之间的衰减时间。计算内部阻尼或损耗因子的完整方法和数学方法超出了这里可以包括的范围,但图2显示了设置的块表示。更有趣的是结果:


图3

图3显示了损耗因子作为密度的函数。从图中可以看出,损耗因子随着密度的减小而增大。图中右侧为实心钢(16MnCr5),与右侧的PM试样相比,其内部阻尼最低。在进行测试时,这种差别可以清楚地听到。

然而,还有更多的因素在抑制作用中发挥作用;烧结时间和温度,热处理和含碳量。这将影响孔隙结构、晶粒尺寸、马氏体/贝氏体含量等。为了控制好这些因素,过程控制对于获得理想的钢质量是非常重要的。齿轮的设计也起到一定的作用;传动误差、侧隙、齿轮体和表面粗糙度可以设计成安静的齿轮,但这将在后面的文章中讨论。


图4

也有正在进行的研究,以定制的密度分布在PM齿轮,以抑制振动诱导的齿轮接触。在齿和轮毂中,由于强度的原因,高密度是必需的,但腹板部分没有高度的应力,可以用较低的密度。这个较低密度的部分将作为一个阻尼器,减少从接触到轴,轴承和外壳的转移。图4显示了一个不同密度的非烧结PM冰球的破碎片:高-低-高,用于切割齿-网-轮毂。NVH测试结果将于今年晚些时候公布,但它显示了PM制造中固有的有趣可能性。

但是,即使使用PM材料有可能减少NVH,因为它有更高的内部阻尼,但不能补偿使用PM钢的糟糕和噪声设计。基本原理也适用于PM,这意味着负载下的传输误差(TE)必须很低;渐开线表面应光滑,齿隙尽可能小。一旦设计被优化,材料开始发挥作用,就有可能被利用,使齿轮更好。

下个月,我们将关注微设计以及如何使PM齿轮健壮。仿形钢微观参数将次级优化粉末冶金齿轮。