一种螺旋锥齿轮噪声检测装置及螺旋锥齿轮噪声检测方法

摘要

本发明涉及机械检测技术领域，尤其涉及一种螺旋锥齿轮噪声检测装置，其包括主动驱动单元、从动驱动单元、检测单元、噪声采集分析单元和底盘。被测主动锥齿轮传动连接于主动驱动单元的输出端，被测从动锥齿轮传动连接于从动驱动单元的输出端，主动驱动单元和从动驱动单元被配置为能够使被测从动锥齿轮与被测主动锥齿轮分离或啮合连接，主动驱动单元和从动驱动单元均设置在底盘上。检测单元能够检测被测主动锥齿轮和被测从动锥齿轮的转速和扭矩，噪声检测分析单元能够采集和分析噪声数据。本发明还提供螺旋锥齿轮噪声检测方法，使用该螺旋锥齿轮噪声检测装置配合该螺旋锥齿轮噪声检测方法，能够准确测量得到螺旋锥齿轮的啮合传动噪声。

说明书

技术领域

本发明涉及机械检测技术领域，尤其涉及一种螺旋锥齿轮噪声检测装置及螺旋锥齿轮噪声检测方法。

背景技术

汽车振动和噪声会加速驾驶者疲劳，影响驾驶者的情绪与健康。驱动桥的螺旋锥齿轮是汽车传动系统的重要组成部分，其主要功能是减速、增加扭矩，螺旋锥齿轮的啮合传动噪声是驱动桥质量评价的重要指标。目前，驱动桥的螺旋锥齿轮的啮合传动噪声的检测主要是依靠主观评价和客观数据测量等手段。主观评价与检测人员的技能和经验有关，很难掌握统一的标准。客观数据测量又受到环境背景噪声和检测装置运转噪声的干扰，很难得到准确的啮合传动噪声的数值。

因此，亟需一种螺旋锥齿轮噪声检测装置及螺旋锥齿轮噪声检测方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种螺旋锥齿轮噪声检测装置，能够应用于螺旋锥齿轮的啮合传动噪声的测量，可以得到较为准确的测量结果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种螺旋锥齿轮噪声检测装置，包括：

主动驱动单元，被测主动锥齿轮传动连接于所述主动驱动单元的输出端；

从动驱动单元，被测从动锥齿轮传动连接于所述从动驱动单元的输出端，所述主动驱动单元和所述从动驱动单元被配置为能够使所述被测从动锥齿轮与所述被测主动锥齿轮分离或啮合连接；

检测单元，所述检测单元能够检测所述被测主动锥齿轮和被测从动锥齿轮的转速和扭矩；

噪声采集分析单元，所述噪声检测分析单元能够采集和分析噪声数据；

底盘，所述主动驱动单元和所述从动驱动单元均设置在所述底盘上。

可选地，还包括滑动单元，所述滑动单元包括滑轨和滑台，所述滑台可滑动设置在所述滑轨上，所述滑轨设置在所述底盘上，所述主动驱动单元设置在所述滑台上，所述滑轨的长度方向平行于所述被测从动锥齿轮的轴向。

可选地，所述滑动单元还包括滑动驱动件和滑动传动组件，所述滑动传动组件的一端传动连接于所述滑动驱动件的输出端，另一端传动连接于所述滑台。

可选地，所述滑动传动组件包括主动轮、被动轮、皮带、丝杆和丝母，所述主动轮连接于所述滑动驱动件的输出端，所述皮带传动连接于所述主动轮和所述被动轮，所述被动轮与所述丝杆同轴连接，所述丝母可移动套设在所述丝杆上，所述丝母连接于所述滑台。

可选地，所述检测单元包括位移传感器，所述位移传感器用于测量所述滑台的移动距离。

可选地，所述主动驱动单元包括主动轮驱动件和主动轮主轴，所述主动轮主轴的一端传动连接于所述主动轮驱动件的输出端，另一端传动连接于所述被测主动锥齿轮。

可选地，所述主动驱动单元还包括第一制动器，所述第一制动器设置在所述主动轮主轴上。

可选地，所述主动驱动单元还包括主动轮夹具，所述主动轮夹具传动连接于所述主动轮主轴，所述主动轮夹具用于固定所述被测主动锥齿轮。

可选地，所述检测单元还包括第一扭矩传感器和第一转速传感器，所述第一扭矩传感器用于测试所述主动轮主轴的扭矩，所述第一转速传感器用于测试所述主动轮主轴的转速。

可选地，所述从动驱动单元包括从动轮驱动件和从动轮主轴，所述从动轮主轴的一端传动连接于所述从动轮驱动件的输出端，另一端传动连接于所述被测从动锥齿轮。

可选地，所述从动驱动单元还包括第二制动器，所述第二制动器设置在所述从动轮主轴上。

可选地，所述从动驱动单元还包括从动轮夹具，所述从动轮夹具传动连接于所述从动轮主轴，所述从动轮夹具用于固定所述被测从动锥齿轮。

可选地，所述检测单元还包括第二扭矩传感器和第二转速传感器，所述第二扭矩传感器用于测试所述从动轮主轴的扭矩，所述第二转速传感器用于测试所述从动轮主轴的转速。

可选地，所述噪声检测分析单元包括通讯连接的噪声采集仪和数据分析处理器，所述噪声采集仪用于采集噪声。

本发明的另一个目的在于提供一种螺旋锥齿轮噪声检测方法，能够应用于螺旋锥齿轮的啮合传动噪声的测量，得到较为准确的测量结果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种螺旋锥齿轮噪声检测方法，应用于上述的螺旋锥齿轮噪声检测装置，所述螺旋锥齿轮噪声检测方法包括以下步骤：

根据预设参数，被测主动锥齿轮的主动转速N01、主动扭矩T01和被测齿轮副的传动比，计算被测从动锥齿轮的从动转速N11和从动扭矩T11；

使被测主动锥齿轮与被测从动锥齿轮相分离，调整主动驱动单元和从动驱动单元，以满足：Na＝N01，Ta＝T01，Nb＝N11，Tb＝T11，其中，Na、Ta分别为所述被测主动锥齿轮的实际转速和实际扭矩，Nb、Tb分别为所述被测从动锥齿轮的实际转速和实际扭矩，测量得到环境噪声Lp2；

使所述被测主动锥齿轮与所述被测从动锥齿轮啮合连接，调整所述主动驱动单元和所述从动驱动单元，以满足：Na＝N01，Tb＝T11，测量得到总噪声Lp1；

根据所述环境噪声Lp2和所述总噪声Lp1，计算得到被测齿轮副的啮合传动噪声Lp3；

改变所述预设参数，重复上述操作，以得到啮合传动噪声Lp3与所述预设参数的函数关系。

可选地，计算所述啮合传动噪声Lp3的公式为：

本发明的有益效果：

本发明提供了一种螺旋锥齿轮噪声检测装置，包括主动驱动单元、从动驱动单元、检测单元、噪声采集分析单元和底盘。其中，被测主动锥齿轮传动连接于主动驱动单元的输出端，被测从动锥齿轮传动连接于从动驱动单元的输出端，主动驱动单元和从动驱动单元被配置为能够使被测从动锥齿轮与被测主动锥齿轮分离或啮合连接，主动驱动单元和从动驱动单元均设置在底盘上。检测单元能够检测被测主动锥齿轮和被测从动锥齿轮的转速和扭矩，噪声检测分析单元能够采集和分析噪声数据。首先将被测从动锥齿轮与被测主动锥齿轮分离，启动主动驱动单元和从动驱动单元，并测量被测齿轮副在预设转速和扭矩下运转的环境噪声，环境噪声包含背景噪声和该螺旋锥齿轮噪声检测装置本身的运转噪声。再将被测从动锥齿轮与被测主动锥齿轮啮合连接，启动主动驱动单元和从动驱动单元，并测量被测齿轮副在预设转速和扭矩下运转的总噪声，总噪声不仅包含环境噪声，还包含待测齿轮副的啮合传动噪声。根据环境噪声和总噪声，即可计算得到待测齿轮副的啮合传动噪声。所以该螺旋锥齿轮噪声检测装置应用于螺旋锥齿轮的啮合传动噪声的测量时，能够消除环境噪声的影响，得到较为准确的测量结果，并且能够适应不同的测量环境，适用性更强。

本发明还提供了螺旋锥齿轮噪声检测方法，应用于上述的螺旋锥齿轮噪声检测装置。该螺旋锥齿轮噪声检测方法包括以下步骤：根据预设参数，被测主动锥齿轮的主动转速N01、主动扭矩T01和被测齿轮副的传动比，计算被测从动锥齿轮的从动转速N11和从动扭矩T11。使被测主动锥齿轮与被测从动锥齿轮相分离，调整主动驱动单元和从动驱动单元，以满足：Na＝N01，Ta＝T01，Nb＝N11，Tb＝T11，其中，Na、Ta分别为被测主动锥齿轮的实际转速和实际扭矩，Nb、Tb分别为被测从动锥齿轮的实际转速和实际扭矩，测量得到环境噪声Lp2。使被测主动锥齿轮与被测从动锥齿轮啮合连接，调整主动驱动单元和从动驱动单元，以满足：Na＝N01，Tb＝T11，测量得到总噪声Lp1。根据环境噪声Lp2和总噪声Lp1，计算得到被测齿轮副的啮合传动噪声Lp3。改变预设参数，重复上述操作，以得到啮合传动噪声Lp3与预设参数的函数关系。使用上述的螺旋锥齿轮噪声检测方法能够准确测量得到螺旋锥齿轮的啮合传动噪声。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的螺旋锥齿轮噪声检测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例所提供的螺旋锥齿轮噪声检测方法的流程示意图。

图中：

1、主动驱动单元；11、主动轮驱动件；12、主动轮主轴；13、第一制动器；14、主动轮夹具；

2、从动驱动单元；21、从动轮驱动件；22、从动轮主轴；23、第二制动器；24、从动轮夹具；

3、底盘；

4、滑动单元；41、滑轨；42、滑台；43、滑动驱动件；44、滑动传动组件；441、主动轮；442、被动轮；443、皮带；444、丝杆；

5、第一扭矩传感器；6、第一转速传感器；7、第二扭矩传感器；8、第二转速传感器；

9、噪声检测分析单元；91、噪声采集仪；92、数据分析处理器；

100、被测主动锥齿轮；200、被测从动锥齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

目前，驱动桥的螺旋锥齿轮的啮合传动噪声的检测主要是依靠主观评价和客观数据测量等手段。主观评价与检测人员的技能和经验有关，很难掌握统一的标准。客观数据测量又受到环境背景噪声和检测装置运转噪声的干扰，很难得到准确的啮合传动噪声的数值。

因此，本实施例提供了一种螺旋锥齿轮噪声检测装置，以解决上述问题。

如图1所示，该螺旋锥齿轮噪声检测装置包括主动驱动单元1、从动驱动单元2、检测单元、噪声采集分析单元和底盘3。其中，被测主动锥齿轮100传动连接于主动驱动单元1的输出端，被测从动锥齿轮200传动连接于从动驱动单元2的输出端，主动驱动单元1和从动驱动单元2被配置为能够使被测从动锥齿轮200与被测主动锥齿轮100分离或啮合连接，主动驱动单元1和从动驱动单元2均设置在底盘3上。检测单元能够检测被测主动锥齿轮100和被测从动锥齿轮200的转速和扭矩，噪声检测分析单元9能够采集和分析噪声数据。首先将被测从动锥齿轮200与被测主动锥齿轮100分离，启动主动驱动单元1和从动驱动单元2，并测量被测齿轮副在预设转速和扭矩下运转的环境噪声，环境噪声包含背景噪声和该螺旋锥齿轮噪声检测装置本身的运转噪声。再将被测从动锥齿轮200与被测主动锥齿轮100啮合连接，启动主动驱动单元1和从动驱动单元2，并测量被测齿轮副在预设转速和扭矩下运转的总噪声，总噪声不仅包含环境噪声，还包含待测齿轮副的啮合传动噪声。根据环境噪声和总噪声，即可计算得到待测齿轮副的啮合传动噪声。所以该螺旋锥齿轮噪声检测装置应用于螺旋锥齿轮的啮合传动噪声的测量时，能够消除环境噪声的影响，得到较为准确的测量结果，并且能够适应不同的测量环境，适用性更强。

为了使被测从动锥齿轮200与被测主动锥齿轮100具有分离和啮合连接两种状态，可选地，该螺旋锥齿轮噪声检测装置还包括滑动单元4。具体地，滑动单元4包括滑轨41和滑台42，滑台42可滑动设置在滑轨41上，滑轨41设置在底盘3上，主动驱动单元1设置在滑台42上，滑轨41的长度方向平行于被测从动锥齿轮200的轴向。

螺旋锥齿轮的被测主动锥齿轮100和被测从动锥齿轮200的轴向相垂直，如图1所示，ab方向为被测从动锥齿轮200的轴向，cd方向为被测主动锥齿轮100的轴向，ab方向垂直于cd方向。滑轨41沿ab方向设置，即滑台42能够沿ab方向移动，可实现被测主动锥齿轮100靠近被测从动锥齿轮200以啮合连接，也能实现被测主动锥齿轮100远离被测从动锥齿轮200，二者分别运转互不干扰。

可选地，滑动单元4还包括滑动驱动件43和滑动传动组件44，滑动传动组件44的一端传动连接于滑动驱动件43的输出端，另一端传动连接于滑台42。

可选地，滑动传动组件44包括主动轮441、被动轮442、皮带443、丝杆444和丝母，主动轮441连接于滑动驱动件43的输出端，皮带443传动连接于主动轮441和被动轮442，被动轮442与丝杆444同轴连接，丝母可移动套设在丝杆444上，丝母连接于滑台42。滑动驱动件43带动主动轮441转动，主动轮441通过皮带443带动被动轮442转动，被动轮442带动丝杆444沿自身轴向转动，丝母即可沿丝杆444移动，以带动滑台42移动。可知的是，丝杆444的长度方向为ab方向。

为了准确了解被测主动锥齿轮100和被测从动锥齿轮200的相对距离，可选地，检测单元包括位移传感器，位移传感器用于测量滑台42的移动距离，从而能够换算得到被测主动锥齿轮100和被测从动锥齿轮200的相对距离。以保证多次的分离状态测试过程中，被测主动锥齿轮100和被测从动锥齿轮200的相对距离保持一致。

可选地，主动驱动单元1包括主动轮驱动件11和主动轮主轴12，主动轮主轴12的一端传动连接于主动轮驱动件11的输出端，主动轮主轴12的另一端传动连接于被测主动锥齿轮100。

为了在被测主动锥齿轮100单独运转时，提供扭转力矩，可选地，主动驱动单元1还包括第一制动器13，第一制动器13设置在主动轮主轴12上。

为了便于被测主动锥齿轮100的安装和拆卸，可选地，主动驱动单元1还包括主动轮夹具14，主动轮夹具14传动连接于主动轮主轴12，主动轮夹具14用于固定被测主动锥齿轮100。可选地，被测主动锥齿轮100与主动轮夹具14之间螺纹连接，以保证连接强度。

为了获取被测主动锥齿轮100的转速和扭矩，可选地，检测单元还包括第一扭矩传感器5和第一转速传感器6，第一扭矩传感器5用于测试主动轮主轴12的扭矩，第一转速传感器6用于测试主动轮主轴12的转速。

该螺旋锥齿轮噪声检测装置还包括控制单元，控制单元与主动轮驱动件11、第一制动器13、第一扭矩传感器5和第一转速传感器6均通讯连接，以根据第一扭矩传感器5和第一转速传感器6所测得的扭矩和转速对主动轮驱动件11、第一制动器13进行调节，以保证被测主动锥齿轮100的转速和扭矩符合预设取值。

可选地，从动驱动单元2包括从动轮驱动件21和从动轮主轴22，从动轮主轴22的一端传动连接于从动轮驱动件21的输出端，从动轮主轴22的另一端传动连接于被测从动锥齿轮200。

为了在被测从动锥齿轮200运转时，施加扭转力矩，可选地，从动驱动单元2还包括第二制动器23，第二制动器23设置在从动轮主轴22上。

为了便于被测从动锥齿轮200的安装和拆卸，可选地，从动驱动单元2还包括从动轮夹具24，从动轮夹具24传动连接于从动轮主轴22，从动轮夹具24用于固定被测从动锥齿轮200。可选地，被测从动锥齿轮200与从动轮夹具24之间螺纹连接，以保证连接强度。

为了获取被测从动锥齿轮200的转速和扭矩，可选地，检测单元还包括第二扭矩传感器7和第二转速传感器8，第二扭矩传感器7用于测试从动轮主轴22的扭矩，第二转速传感器8用于测试从动轮主轴22的转速。

同样地，控制单元与从动轮驱动件21、第二制动器23、第二扭矩传感器7和第二转速传感器8均通讯连接，以根据第二扭矩传感器7和第二转速传感器8所测得的扭矩和转速对从动轮驱动件21、第二制动器23进行调节，以保证被测从动锥齿轮200的转速和扭矩符合预设取值。

可选地，噪声检测分析单元9包括通讯连接的噪声采集仪91和数据分析处理器92，噪声采集仪91用于采集噪声，数据分析处理器92用于对噪声采集仪91输送的数据信号进行分析处理，以得到噪声声压级。

本实施例还提供了螺旋锥齿轮噪声检测方法，应用于上述的螺旋锥齿轮噪声检测装置。该螺旋锥齿轮噪声检测方法包括以下步骤：

首先，根据预设参数，被测主动锥齿轮100的主动转速N01、主动扭矩T01和被测齿轮副的传动比，计算被测从动锥齿轮200的从动转速N11和从动扭矩T11。

然后，使被测主动锥齿轮100与被测从动锥齿轮200相分离，调整主动驱动单元1和从动驱动单元2，以满足：Na＝N01，Ta＝T01，Nb＝N11，Tb＝T11，其中，Na、Ta分别为被测主动锥齿轮100的实际转速和实际扭矩，Nb、Tb分别为被测从动锥齿轮200的实际转速和实际扭矩，测量得到环境噪声Lp2。环境噪声包含背景噪声和该螺旋锥齿轮噪声检测装置本身的运转噪声。

再使被测主动锥齿轮100与被测从动锥齿轮200啮合连接，调整主动驱动单元1和从动驱动单元2，以满足：Na＝N01，Tb＝T11，测量得到总噪声Lp1。总噪声不仅包含环境噪声，还包含待测齿轮副的啮合传动噪声。

然后即可根据环境噪声Lp2和总噪声Lp1，计算得到被测齿轮副的啮合传动噪声Lp3。可选地，计算啮合传动噪声Lp3的公式为：

上述方法即可得到被测齿轮副在任意转速和扭矩下的啮合传动噪声的声压级。除此之外，改变预设参数，重复上述操作，即可得到啮合传动噪声Lp3与预设参数的函数关系。可知的是，仅改变被测主动锥齿轮100的主动转速N01和主动扭矩T01的取值，即可得到主动转速、主动扭矩与被测齿轮副的啮合传动噪声的函数关系，准确得到被测齿轮副的最适宜使用的参数范围，以此指导该被测齿轮副的使用场景。

使用上述的螺旋锥齿轮噪声检测装置配合上述的螺旋锥齿轮噪声检测方法，即可准确测量得到螺旋锥齿轮的啮合传动噪声，还能得到螺旋锥齿轮的最适宜使用的参数范围。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。