齿轮传动噪声的控制措施研究.pdf

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1、山西师范大学学报(自然科学版)第24卷第2期JournalofShanxiNormalUniversityVo1．24No．22010年6月NaturalScienceEditionJune201O文章编号：1009-4490(2010)02-0059-03齿轮传动噪声的控制措施研究刘小琴．(运城学院机电工程系，山西运城0440O0)摘要：阐述了齿轮噪声产生的机理，并从齿轮的设计和制造过程出发，具体分析了齿轮噪声的影响因素，提出了相应的控制措施．要控制齿轮噪声，在设计与制造阶段应合理地确定齿轮的结构参

2、数及其制造精度，并根据实际情况进行综合利用．关键词：齿轮传动；齿轮噪声；噪声控制中图分类号：TG506文献标识码：A1齿轮噪声产生的机理齿轮在传动过程中由于制造精度、刚度、装配精度等的不同情况，会产生不同程度的振动与噪声，而由于齿轮噪声是传动系统噪声的主要根源，因此研究齿轮噪声发生原因及其控制措施对于降低机械传动系统的噪声是十分重要的．本文就齿轮噪声产生原因及其在设计、制造过程中应采取的措施作一探讨．齿轮啮合传动时，由于齿面间存在摩擦力，相对滑动速度在节点突然换向，导致齿面间的相对摩擦力的方向突然改变

3、，这样就产生了脉冲力．节点处的脉冲力称为“节线冲力”，其大小及持续时间与齿轮间的传递力、齿面问的摩擦系数以及相对滑动速度的大小有关．节线冲力是齿轮在理论啮合条件下(即排除其他可能产生振动噪声的因素)存在的齿轮噪声源．另外齿轮轮齿在受力运转过程中，总会产生一定的弹性变形，再加上齿轮的制造误差和装配误差等因素，有可能形成“顶刃啮合”，即当被动齿轮齿距或基节大于公称值时，将在被动齿轮齿顶发生顶刃啮合现象；而当被动齿轮齿距或基节小于公称值时，将在被动齿轮齿根发生顶刃啮合，以至产生轮齿与轮齿之间的撞击力即“啮合

4、冲力”．节线冲力和啮合冲力均是产生齿轮振动和噪声的激励源．2齿轮噪声的控制措施2．1从设计参数控制齿轮噪声2．1．1齿轮结构不同类型的齿轮，由于几何特性不同，将引起不同形式的啮合．直齿圆柱齿轮在啮合瞬间是整个齿宽的线接触，这就产生了较大的啮合冲力，在节线速度高的情况下运转噪声是相当大的．斜齿轮虽然也有线接触但它的接触是逐渐过渡的，因而啮合冲力小．在相同的运转条件下，其噪声比直齿轮低，声级低3dB～l0dB．圆柱齿轮的结构一般有辐板形和整体形两种，这两种结构的齿轮所发射的噪声有很大差别，整体形齿轮与同齿

5、数、同模数的辐板形齿轮运行相比，噪声低5dB一10dB．这与齿轮刚度等因素有关．从降低噪声观点出发，采用整体形齿轮是有利的．2．1．2齿轮压力角齿轮轮齿之间的摩擦如果忽略不计，则齿轮间传递的力沿着作用线方向．在节点收稿日期：2010-02-17基金项目：运城学院基础研究项目(JC一2009018)．作者简介：刘小琴(1962一)，女，山西临猗人，运城学院机电工程系实验师，主要从事实验教学与管理方面的研究·60·山西师范大学学报(自然科学版)2010正法向力F是传递工作扭矩的有效力，表示为Fn=Fcos

6、a(1)式中的F为沿作用线总的合力，为压力角．当压力角增加时，另一分量，，要增加：Fr：Fsint~(2)径向力F，的增加将引起较高的振动级和噪声级．安装的误差、齿轮轮齿的磨损、中心距变化等因素都可能引起压力角变化，从而增加噪声．负载波动也会引起齿轮径向力周期性变化，引起轴的变形，改变了中心距，从而引起压力角变化．所以增加轴的刚性，将压力角适当减小，对降低噪声是有利的．2．i．3齿轮重叠系数如果在传递载荷时齿轮不变形，对理想齿轮来说，啮合冲力是可以忽略不计的．然而，实际齿轮总是存在某种程度的变形，在进

7、入啮合和脱离啮合瞬问，产生了沿着啮合线方向的啮合冲力．增加啮合时的平均接触齿数，把载荷分配给较多的齿，可以改善啮合状态，减少啮合冲力．因此，增加齿轮传动重叠系数，可以降低齿轮噪声．经试验在1000r／min时，齿轮啮合重叠系数由1．19增至2．07时，噪声降低4．25dB，而2000r／min时降低6dB．2．1．4模数齿轮啮合时，齿轮的弹性变形是产生啮合冲力的主要原因．若要减小齿轮的变形，则应提高齿轮的刚度，加厚齿轮．齿轮的弯曲强度与齿轮的模数成正比，因此增大齿轮的模数可以提高齿的刚度，减少变形，噪

8、声也随之降低．除此以外，齿轮的齿宽、齿坯形状、齿轮的材料及热处理方法、齿轮的齿数、齿轮的外径等，对传动的噪声也有影响．2．2从制造过程控制齿轮噪声2．2．1齿轮加工精度齿轮噪声受齿轮精度的影响极大，降低齿轮噪声的第一步就是提高齿轮的精度．因为精度低的齿轮，轮齿的变形和误差对啮合冲量的影响程度差不多．但对精度高的齿轮，轮齿的变形将成为主要的影响因素．因此高精度是低噪声的基础．(1)齿距(基节或周节)误差．齿距误差可以造成齿轮啮合冲击及角速度变动，对噪声影响