陆立峰 朱伟刚
浙江金道科技股份有限公司 浙江省 312071
摘要：本文针对叉车变速箱噪音大的问题，通过对影响噪音的各种因素进行排查分析，并对当前普遍使用的齿高修形进行了研究分析，通过齿高修形的实施来降低变速箱的噪音，通过噪声检测验证降噪效果;在对齿轮副侧隙的研究改善中，重点分析了热变形的补偿，通过对热补偿的精确计算，完善修改了设计参数，根据改进后的设计参数进行生产和装配，并通过台架试验进行了噪音值的测试，变速箱的噪音得到明显降低。
关键词：叉车，噪音大，补偿
伴随着叉车需求量的增加，开发、设计为之配套的变速箱成为当务之急，自2012年起开机械式变速箱的开发、计及试制工作，试制成功后，在市场进行了小批量的推广销售，变速箱噪声大为外部反馈的主要质量问题。变速箱噪声大反映出变速箱的运行质量不佳，不同部位的噪声均会给变速箱本身质量造成隐患，严重的噪声故障甚至会对整车造成安全事故。因此，解决噪声大的故障，必须从变速箱的自身结构出发，分析各个部位的噪声情况，从而对隐患部位进行重点分析改进。
一、叉车变速箱结构及噪声分析
叉车变速箱CJB30是由换向变速、减速传动和差速器等三大部分组成，分为前进1、2档和后退1、2档。该变速箱配套于3吨内燃平衡重式叉车上，具有换档比较平稳、使用中噪音较低、齿轮使用寿命较高，具备良好的经济性能和动力性能等特点.
叉车变速箱CIB30分为三个组成部分，即换档变速部分、差速器部分和离合器部分。换档变速部分的组成包括：输入和输出轴部分、主轴部分、用于后退档的惰轮轴部分以及换档拨叉部分；差速器部分由差速器和减速部分组成。换档变速部分的组成包括：输入和输出轴部分、主轴部分、用于后退档的惰轮轴部分以及换档拨叉部分。差速传动部分的作用是使换档传动机构的输出速度降低，螺旋锥齿轮和伞齿轮构成了减速部分，其中螺旋伞齿轮和减速主动齿轮轴通过花键联接。在变速箱箱体的前部安装的是一对球轴承，其位于差速器的两端，3吨机械式叉车变速箱的差速器壳体均是分体结构，内部的两个半轴上分别装有一个半轴齿轮，四个行星轴上支撑着行星齿轮，使用圆柱销把行星轴和壳体固定在一起，使用螺栓把齿圈和壳体固定在一起。动力经过换档变速机构后，传递到减速传动机构，然后再传递到差速器部分，通过半轴来实现轮边的输出。离合器部分的作用是通过拨动分离拨叉，达到中断动力的目的，通过相反的操作可实现动力的持续传输，其结构组成中的摩擦片总成与整车的发动机相连接，变速箱总成通过摩擦片来传输动力，由摩擦片来传递到齿轮箱输入端轴后，由输出端轴通过螺旋伞齿轮传至差速部分，并最终通过差速部分将动力传递到叉车车桥系统。动力通过差速器传递到叉车的桥上，差速器保证主机在转向时内外圈车轮能够得到不同的输出速度，保证整机转向平稳。
在常规的齿轮传动系统中，齿轮的噪声分为两种，一种是加速度噪声，另一种是自鸣噪声。加速度噪声是指在齿轮副相互啮合时，在冲击力的作用下使齿轮运转出现了较大的加速度，该加速度可以使四周的介质产生波动，这种波动所导致的噪声;自鸣噪声是指在齿轮传动的过程中，所产生的啮合力导致变速箱内部出现振动，振动所带来的噪声被称之为自鸣噪声。
在开式齿轮传动中，齿轮的加速度噪声通常从齿轮副啮合冲击的位置反映出来，齿轮的自鸣噪声则从变速箱内部的零部件处反映出来。在闭式齿轮传动中，齿轮传动加速度所导致的噪声首先是通过内部的液态和气态介质进行辐射，然后经过变速箱进行反馈。齿轮的自鸣噪声是经齿轮本身的振动带动轴振动，传动轴的振动带动固定架的振动，最终的反馈形式是箱体的振动。为改善齿轮啮合传动的噪音，将对影响噪音的主要因素进行排查分析，对齿轮啮合而言，齿轮的加工误差和装配过程中产生的安装误差都会导致齿轮噪音的产生，所以对这些影响因素进行研究可以较快地找到噪音产生的原因，从而尽早采取控制措施去加以控制和改善，能够及时解决导致产品反馈不良的质量问题，协助改进产品质量，为产品的推广使用提供质量保证。影响噪音的主要因素包括齿轮自身的精度、箱体中心距及形位公差和齿轮副侧隙等。
二、齿高修形对降噪的影响
在齿轮传动的实际过程中，对渐开线圆柱齿轮而言，一对互相啮合的齿轮在啮合过程中存在单齿对和双齿对分别啮合的情况。从理论上来讲，理想的啮合状态是一对相互啮合的齿轮,其基节在啮合线上应当相同,但在实际情况中，存在齿轮加工误差、齿轮装配误差和承受载荷的变化等情况，导致达不到理想啮合状态，就会于啮合交替临界点位置出现两个齿轮互相干涉的情况。相互啮合的一对齿轮在修形量的分布上通常有三个方式,第一个是对一对齿轮都进行修形，修形的部位位于齿根和齿顶处;第二个是仅修形小齿轮，修形的部位位于齿根和齿顶处;第三个是对两个齿轮都进行修形，修形的部位在齿根和齿顶处。
齿高修形的作用是减少齿轮副在工作状态下啮合所导致的基节偏差。经过修形后的齿轮，在变速箱传动中更加平稳、变速箱的振动明显减轻，变速箱的噪音也进一步降低;通过对常用齿高修形方法的分析，几种常用齿高修形方式下齿轮的修形量，为后续试验验证提供了数据支撑;装有修形齿轮的变速箱与装未修形齿轮的变速箱进行了噪音测试对比，变速箱各档位噪音明显降低，其中前进一档噪声平均值降低了1dB，前进二档噪声平均值降低了0.8dB，后退一档噪声平均值降低了0.6dB，后退二档噪声平均值降低了1.5dB，验证了齿高修形对降噪的有利作用。
三、齿高修形对降噪的影响
齿轮副在正常运转状态下，为实现正常运转，在两个相互啮合的齿轮表面之间要有油膜润滑,对非啮合面而言需要考虑的是温度升高带来的变形的影响，所以齿轮副的相互啮合面需要有一定的侧隙,其作用是用来储油以满足油膜润滑的需要;齿轮副的非相互啮合面也需要有一定的侧隙，其作用是弥补因温度升高所带来的变形。通过精确计算齿轮副的最小热补偿侧隙，解决了因温度升高带来的齿轮副侧隙变小的问题;对各齿轮的参数进行了优化设计，并通过试验的方法对改善的效果进行了验证，通过优化齿轮参数后，叉车变速箱换档部分噪声较齿高修形后试验的噪声值有所降低，其中前进一档噪声平均值降低了2-3dB，前进二档噪声平均值降低了3 dB以上，后退一档噪声平均值降低了2-3 dB，后退二档噪声平均值降低了2-3 dB。
四、结论
本论文在研究过程中对齿高修形及齿轮副侧隙的热变影响进行了分析，实现了理论与实际的对比和契合，对齿轮副侧隙的计算方式进行了精确提高，对变速箱中齿轮参数的设计提供了参考，为各类变速箱降噪方法的探索提供了指引，为达到各类工程主机的节能降噪目的提供了案例分享。
参考文献：
[1]谭桂辉,何国旗.车辆变速箱机械传动研究状况[J.株洲工学院学报.2016,20(4).
[2]殷浩东,丁襁.机械驱动桥、变速箱产品现状与发展分析[J.程机械与维修.2016(4):69-71.
姓名：陆立峰，性别：男，民族：汉，籍贯：浙江绍兴，出生年月： 1984年 1月 11 日，学历：， 职称：助理工程师。主要研究方向或者从事工作： 叉车变速箱设计，