问题描述

1.试运转试验数据分析

某款变速器产品小批量验证样机在台架试运转时，出现部分样机某些档位在3 000 r/min时主观评价声音偏大的情况，进而分析加速度传感器所测得振动加速度数据，发现问题样机振动加速度数据有明显周期性峰值波动，频率接近输入轴轴频；问题样机振动幅值高于正常样机。

2.NVH试验结果分析

为进一步确认，对问题样机进行NVH测试，取NVH试验Top加速度数据分析（Top加速度位置接近于试运转加速度传感器位置），如图1所示。可以确认，中间轴引起周期峰值波动，并造成平均振动幅值增大，导致样机噪声增大。

原因分析

中间轴引起样机噪声偏大，可能是由于齿轮装配偏心、轴弯曲变形或壳体轴承座、定位销位置度不合格导致，接下来对其进行逐一排查。

1. 壳体轴承座孔、定位销孔位置度

通过对壳体进行三坐标检测来确认壳体加工精度，检测报告显示，壳体轴承座孔、定位销孔位置度均合格，故可以确定其不是引发噪声的原因。

2.齿轮装配质量检查

对压装后的齿轮进行精度测量，发现齿向出现明显的对称倾斜（共检测4个齿，两齿相对成180°）并超差，测量结果如图2所示。

进一步检查，对比齿向设计标准和压装后齿面拓扑图（图3），可以看出右齿面为对称鼓形设计，实际检测结果为上端面朝内，下端面朝外。因该齿轮单体加工检测结果合格，排除加工误差，可确认导致该结果发生是因为齿轮轴向圆跳动超差（即齿轮中心线与轴中心线存在夹角）。

3.轴变形检查

开展专项试验，具体做法为：检测光轴径向圆跳动→压装齿轮后测量径向圆跳动→拆除齿轮恢复光轴状态后再次测量径向圆跳动→对上述测量数据展开对比分析。

从测量结果可知，轴加工后成品各轴段径向圆跳动小于0.005 mm；合箱压装齿轮后轴明显变形，最大达0.04～0.05 mm（有衬套）；拆除所有压装零件后，轴变形恢复，基本与成品轴一致。可以得出结论，由于轴系压装齿轮后，齿轮轴向圆跳动超差，且轴系发生了变形，故而齿轮传递精度差，引起振动和噪声。

对策制定

经过讨论，决定从两个方面采取措施：一是齿轮装配由现有的冷装改为热装；二是控制压装力，通过试验确认能够保证轴系不发生变形的压装力限值。选取加工合格的样件，分别对以上两种方案展开专项验证。

1.齿轮冷装/热装对比 

冷装是在室温（20℃）下对齿轮进行装配，热装则是将齿轮放置在加热设备上，将温度传感器放至工件表面，通过设定温度进行加热，温度设定为160℃。如图4所示。

对分别采用冷装/热装的齿轮进行单个齿距偏差（±fpt）、齿距累计总偏差（Fp）以及径向跳动公差（Fr）的检测，精度要求6级以内。从测量结果可知，冷装与热装对齿轮的±fpt、Fp以及Fr参数的变化并无规律性影响，即变冷装为热装并不能有效解决齿轮装配偏心问题。

2.压装力控制

使用两种不同的压力机对齿轮进行压装，10 t压力机采用手动控制，压头匀速向下运动，达到最大压力（可超出10%）时停止；5 t采用自动程序，压头匀速向下运动，最大压力可自行设定，达到最大压力时可自动停止。压装完成后对轴上滚道面选取4个测试点进行径向圆跳动检测，测量数据统计如表所示。

从测量数据可以看出，压装力控制对于轴变形影响较大，为了满足设计要求（各轴承滚道面跳动要求0.02 mm），同时保证压装到位，根据试验结果讨论得出压装力应控制在60 kN左右。

3.结果验证

对控制压装力整改后的样机进行NVH测试，随机抽取的多台样机测试结果显示，振动幅值明显降低，且无明显周期性峰值波动，样机运转噪声问题得到了良好控制。

结语

本次整改效果明显，保证了良好的用户体验。同时在整改过程中基于事实，分析数据，多环节逐一考虑排查，为今后解决此类问题积累了经验。同时，设计人员解决问题的能力也得到了锻炼，后期将进一步加强学习关于变速器齿轴装配工艺标准，提升作业人员的过程、质量控制能力。