一种后桥主减速器研齿故障分阶段溯源方法及系统与流程

本发明涉及减速器，特别涉及一种后桥主减速器研齿故障分阶段溯源方法及系统。

背景技术：

1、汽车后桥主减速器的nvh性能是整车驾乘品质的核心评价指标之一，齿轮啸叫是台架测试中特定转速下频发且难以根治的典型问题。以主动齿轮齿数为10的典型配置为例，其10阶噪声亮带在1750r/min附近常出现超标；传统诊断手段多围绕齿形精度、材料硬度及金相组织开展排查，但上述参数通常均满足图纸要求，导致故障根源难以锁定，只能依赖盲目工艺排查，存在效率低下、整改效果不稳定的缺陷。

2、传动误差的谐波成分与齿面微观状态、加工装备精度存在内在关联，不同阶次的传动误差谐波对随机性激励源与周期性激励源的敏感度存在显著差异：低阶分数谐波主要受主轴-轴承系统的周期性激励影响，较高阶分数谐波对研磨液污染、装夹偏差等随机性因素更为敏感。例如第一传动误差主要源于研齿机床主轴-轴承系统的周期性回转误差，第二传动误差则对磨粒随机分布、局部接触应力变化等随机性因素响应更显著。

3、然而，目前尚未形成基于传动误差谐波差异化响应特征的系统性故障定位方法，无法利用消除随机性激励后的谐波收敛差异区分研齿工序中的随机性污染与周期性装备缺陷，也缺乏对应的递进式故障排查与治理路径，难以实现主减速器齿轮啸叫根源的高效锁定，成为本领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的是提供一种后桥主减速器研齿故障分阶段溯源方法及系统，以解决现有技术无法利用消除随机性激励后的谐波收敛差异区分研齿工序中的随机性污染与周期性装备缺陷，同时缺乏递进式故障排查与治理路径，导致难以高效锁定主减速器齿轮啸叫根源的问题。

2、本发明实施例第一方面提出了：

3、一种后桥主减速器研齿故障分阶段溯源方法，其中，所述方法包括：

4、在确定出齿轮啸叫故障后，检测出主减速器齿轮副的传动误差并提取目标阶次分量，对目标阶次分量进行阶次跟踪分析，以得到第一传动误差以及第二传动误差；

5、基于第一和第二传动误差幅值与啸叫声压级强相关的特性，将二者提取为追踪研齿工艺异常的联合判据，并启动第一阶段溯源，依次排查并消除目标激励源；

6、完成第一阶段整改后复测所述联合判据，若第二传动误差均收敛至预设条件，而第一传动误差仍存在离散超差，则判定故障体系中存在独立的周期性激励源，转入第二阶段溯源；

7、在第二阶段中检测研齿主轴及其支撑轴承的运行精度，识别出由支撑轴承产生的周期性冲击，以根据周期性冲击将主轴回转精度重新校准至预设精度以内，消除所述周期性冲击以完成故障溯源。

8、本发明的有益效果是：本方案通过提取主减速器齿轮副传动误差的目标阶次分量并构建双传动误差联合判据，可有效区分研齿工序中的随机性污染激励与周期性装备缺陷，解决了现有技术无法依据谐波收敛差异辨识故障根源的难题；采用递进式两阶段故障溯源路径，第一阶段排查消除目标激励源后复测判据，依据收敛特性快速判定独立周期性激励源的存在，第二阶段精准定位支撑轴承周期性冲击并校准主轴回转精度，可高效锁定齿轮啸叫根源，大幅提升故障排查治理效率，改善齿轮传动平稳性与nvh性能，保障产品质量一致性。

9、进一步的，所述启动第一阶段溯源的步骤包括：

10、当排查强力喷丸异物时，在喷丸工序前采用与齿轮螺纹孔和减重腔结构匹配的专用钢制遮蔽工装，对非喷丸区域实施物理遮蔽，喷丸后增设高压气吹与超声波清洗工序，去除齿轮端面及孔内的残留钢丸；

11、当排查研齿装夹偏差时，在研齿装夹前使用压缩空气对工装定位面执行自动吹屑，并用塞尺校验定位面的平面度，将平面度偏差控制在预设范围内；

12、当排查研磨液污染时，将研齿机内原有研磨液彻底排空，对油箱及管路进行全面清洗后注入新研磨液。

13、进一步的，所述识别出由支撑轴承产生的周期性冲击的步骤包括：

14、在研齿机主轴的支撑轴承座上安装加速度传感器，在研齿作业过程中同步采集主轴系统的时域振动信号，以获取完整的振动响应数据；

15、对采集到的振动信号进行傅里叶变换得到对应频谱，在频谱中寻找满足bpfi=0.5×n×fr关系的频率峰值，其中fr为主轴转频，n为轴承滚珠数；

16、当该峰值幅值超过动态设定的阈值，且频率对应的数值与残余超差的第一传动误差阶次一致时，判定该支撑轴承内圈存在局部缺陷，以检测出局部缺陷引发的周期性冲击。

17、进一步的，所述将主轴回转精度重新校准至预设精度以内的步骤包括：

18、沿研齿主轴的径向与轴向分别布置千分表检测点，在主轴以设定低速匀速回转过程中，连续采集各检测点的跳动数据；

19、基于径向检测点的跳动数据计算主轴径向圆跳动量，通过调整支撑轴承预紧螺母的锁紧力矩修正径向圆跳动偏差；

20、基于轴向检测点的跳动数据计算主轴轴向窜动量，通过增减轴承端盖与箱体间的调整垫片厚度修正轴向窜动偏差；重复进行跳动检测与偏差调整，直至主轴径向圆跳动与轴向窜动的数值均不超过预设精度。

21、进一步的，提取目标阶次分量的步骤包括：

22、在主减速器齿轮副的输入轴与输出轴端分别装配角位移传感器，在设定转速和扭矩工况下同步采集两路转角信号；

23、计算输出轴实际转角与理论转角的差值得到原始传动误差信号，以输入轴转频为基准对原始传动误差信号进行等角度重采样，生成阶次域离散序列；

24、对阶次域离散序列进行阶次跟踪滤波处理，分离得到1至10阶各阶次对应的分量幅值。

25、进一步的，确认第一、第二传动误差幅值与啸叫声压级强相关的步骤包括：

26、在齿轮副恒定工况运行过程中，同步采集传动误差信号与齿轮副近场声压信号；

27、分别计算第一传动误差幅值时序、第二传动误差幅值时序与声压信号时序之间的皮尔逊互相关系数；

28、当两组互相关系数均大于等于预设数值时，判定二者与啸叫声压级呈强相关，将第一、第二传动误差幅值确定为联合判据。

29、进一步的，完成故障溯源后还包括工艺稳定性验证步骤：

30、在整改完成的研齿生产工序中，按生产批次抽取齿轮副样本，每批次样本抽取比例不低于总产能的5%；

31、对抽取的每一样本检测第一传动误差与第二传动误差的幅值；

32、当连续三个批次的样本中，第二传动误差幅值全部低于20μrad，且第一传动误差幅值的批次离散系数小于10%时，判定研齿工艺稳定性达标。

33、本发明实施例第二方面提出了：

34、一种后桥主减速器研齿故障分阶段溯源系统，其中，所述系统包括：

35、检测模块，用于在确定出齿轮啸叫故障后，检测出主减速器齿轮副的传动误差并提取目标阶次分量，对目标阶次分量进行阶次跟踪分析，以得到第一传动误差以及第二传动误差；

36、溯源模块，用于基于第一和第二传动误差幅值与啸叫声压级强相关的特性，将二者提取为追踪研齿工艺异常的联合判据，并启动第一阶段溯源，依次排查并消除目标激励源；

37、判定模块，用于完成第一阶段整改后复测所述联合判据，若第二传动误差均收敛至预设条件，而第一传动误差仍存在离散超差，则判定故障体系中存在独立的周期性激励源，转入第二阶段溯源；

38、校准模块，用于在第二阶段中检测研齿主轴及其支撑轴承的运行精度，识别出由支撑轴承产生的周期性冲击，以根据周期性冲击将主轴回转精度重新校准至预设精度以内，消除所述周期性冲击以完成故障溯源。

39、进一步的，所述启动第一阶段溯源的步骤包括：

40、当排查强力喷丸异物时，在喷丸工序前采用与齿轮螺纹孔和减重腔结构匹配的专用钢制遮蔽工装，对非喷丸区域实施物理遮蔽，喷丸后增设高压气吹与超声波清洗工序，去除齿轮端面及孔内的残留钢丸；

41、当排查研齿装夹偏差时，在研齿装夹前使用压缩空气对工装定位面执行自动吹屑，并用塞尺校验定位面的平面度，将平面度偏差控制在预设范围内；

42、当排查研磨液污染时，将研齿机内原有研磨液彻底排空，对油箱及管路进行全面清洗后注入新研磨液。

43、进一步的，所述识别出由支撑轴承产生的周期性冲击的步骤包括：

44、在研齿机主轴的支撑轴承座上安装加速度传感器，在研齿作业过程中同步采集主轴系统的时域振动信号，以获取完整的振动响应数据；

45、对采集到的振动信号进行傅里叶变换得到对应频谱，在频谱中寻找满足bpfi=0.5×n×fr关系的频率峰值，其中fr为主轴转频，n为轴承滚珠数；

46、当该峰值幅值超过动态设定的阈值，且频率对应的数值与残余超差的第一传动误差阶次一致时，判定该支撑轴承内圈存在局部缺陷，以检测出局部缺陷引发的周期性冲击。

47、进一步的，所述将主轴回转精度重新校准至预设精度以内的步骤包括：

48、沿研齿主轴的径向与轴向分别布置千分表检测点，在主轴以设定低速匀速回转过程中，连续采集各检测点的跳动数据；

49、基于径向检测点的跳动数据计算主轴径向圆跳动量，通过调整支撑轴承预紧螺母的锁紧力矩修正径向圆跳动偏差；

50、基于轴向检测点的跳动数据计算主轴轴向窜动量，通过增减轴承端盖与箱体间的调整垫片厚度修正轴向窜动偏差；重复进行跳动检测与偏差调整，直至主轴径向圆跳动与轴向窜动的数值均不超过预设精度。

51、进一步的，提取目标阶次分量的步骤包括：

52、在主减速器齿轮副的输入轴与输出轴端分别装配角位移传感器，在设定转速和扭矩工况下同步采集两路转角信号；

53、计算输出轴实际转角与理论转角的差值得到原始传动误差信号，以输入轴转频为基准对原始传动误差信号进行等角度重采样，生成阶次域离散序列；

54、对阶次域离散序列进行阶次跟踪滤波处理，分离得到1至10阶各阶次对应的分量幅值。

55、进一步的，确认第一、第二传动误差幅值与啸叫声压级强相关的步骤包括：

56、在齿轮副恒定工况运行过程中，同步采集传动误差信号与齿轮副近场声压信号；

57、分别计算第一传动误差幅值时序、第二传动误差幅值时序与声压信号时序之间的皮尔逊互相关系数；

58、当两组互相关系数均大于等于预设数值时，判定二者与啸叫声压级呈强相关，将第一、第二传动误差幅值确定为联合判据。

59、进一步的，完成故障溯源后还包括工艺稳定性验证步骤：

60、在整改完成的研齿生产工序中，按生产批次抽取齿轮副样本，每批次样本抽取比例不低于总产能的5%；

61、对抽取的每一样本检测第一传动误差与第二传动误差的幅值；

62、当连续三个批次的样本中，第二传动误差幅值全部低于20μrad，且第一传动误差幅值的批次离散系数小于10%时，判定研齿工艺稳定性达标。

63、本发明实施例第三方面提出了：

64、一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上面所述的后桥主减速器研齿故障分阶段溯源方法。

65、本发明实施例第四方面提出了：

66、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如上面所述的后桥主减速器研齿故障分阶段溯源方法。

67、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。