齿轮传动噪声形成的主要原因及对策

2017-09-05 09:52:05 齿轮传动　点击量：评论 (0)

传统衡量齿轮传动性能的两个主要因素是：负载能力和疲劳寿命，往往将传动噪音与传动精度忽略掉。随着ISO14000、ISO18000两项标准的相继颁布，控制齿轮传动噪音这一因素的重要性日趋明显，工业发展与需求对高精密

传统衡量齿轮传动性能的两个主要因素是：负载能力和疲劳寿命，往往将传动噪音与传动精度忽略掉。随着ISO14000、ISO18000两项标准的相继颁布，控制齿轮传动噪音这一因素的重要性日趋明显，工业发展与需求对高精密设备的传动误差的要求也越来越严格（齿轮传动侧隙）。目前已知的齿轮噪音形成因素，大致可从设计、制造、安装、使用维护等几个方面分析。

设计原因及对策

1. 齿轮精度等级

齿轮传动系统设计时，设计者往往从经济因素考虑，尽可能比较经济的确定齿轮精度等级，殊不知精度等级是齿轮产生噪声等级与侧隙的标记。美国齿轮制造协会曾通过大量的齿轮研究，确定高精度等级齿轮比低精度等级齿轮产生的噪声要小的多。因此，在条件允许的情况下，应尽可能提高齿轮的精度等级，来减小齿轮噪声，减少传动误差。

2. 齿轮宽度

在齿轮传动系统允许时，增加齿宽，可以减少恒定扭矩下的单位负荷。降低轮齿挠曲，减少噪声激励，从而降低传动噪声。德国H奥帕兹的研究表明，扭矩恒定时，小齿宽比大齿宽噪声曲线梯度高。同时增长齿宽能加大齿轮的承载能力。

3. 齿距和压力角

小齿距能保证有较多的轮齿同时接触，齿轮重叠增多，减少单个齿轮挠曲，降低传动噪声，提高传动精度。较小的压力角由于齿轮接触角和横向重叠比都比较大，因此运转噪声小、精度高。

4. 运转速度

根据德国H奥帕兹的试验研究表明，随着齿轮运转速度增加，噪声等级升高。

5. 齿轮箱结构

试验研究表明，采用圆筒形箱体对减震有利，在其他条件相同的情况下，普通结构齿轮箱体的噪声级比圆筒形箱体噪声级平均高6dB。对齿轮箱体进行共振测试，找出共振位置，增加适当的筋条（板），可以明显地减少振动，降低噪声。多级齿轮传动时要求瞬时传动比的变化尽量小，已保证传动平稳，冲击及振动小，噪声低。

6. 齿轮声辐射特征分析

在选择用不同结构形式的齿轮时，对其特定结构建立声辐射模型，进行动力学分析，对齿轮传动系统噪声进行预先评估。以便根据使用者的不同要求（使用场所，是否无人操作，是否在城区内，地上、地下建筑物有无特定要求，是否有噪声防护，或无其他特定要求）去满足。

制造原因及对策

1. 误差影响

制造过程齿形误差、齿距误差、齿向误差是导致传动噪声的主要误差。也是齿轮传动精度难以保证的一个问题点。

齿形误差小、齿面粗糙度小的齿轮，在相同试验条件下，其噪声比普通齿轮要小10dB。齿距误差小的齿轮，在相同试验条件下，其噪声级比普通齿轮要小6～12dB。但如果有齿距误差存在，负载对齿轮噪声的影响将会减少。

齿向误差将导致传动功率不是全齿宽传递，接触区转向齿的这端面或那个端面，因局部受力增大轮齿挠曲，导致噪声级提高。但在高负载时，齿变形可以部分弥补齿向误差。

齿轮噪声的产生与传动精度有很直接的关系。

2. 装配同心度和动平衡

装配不同心将导致轴系运转的不平衡，且由于齿论啮合半边松半边紧，共同导致噪声加剧。高精度齿轮传动装配时的不平衡将严重影响传动系统精度。

3. 齿面硬度

随着齿轮硬齿面技术的发展，其承载能力大、体积小、重量轻、传动精度高等特点使其应用领域日趋广泛。但为获得硬齿面采用的渗碳淬硬使齿轮产生变形，导致齿轮传动噪声增大，寿命缩短。为减少噪声，需对齿面进行精加工。目前除采用传统的磨齿方法外，又发展出一种硬齿面刮削方法，通过修正齿顶和齿根，或把主被动轮的齿形都调小，来减少齿轮啮入与啮出冲击，从而减少齿轮传动噪音。

4. 系统指标检定

在装配前零部件的加工精度及对零部件的选配方法（完全互换，分组选配，单件选配等），将会影响到系统装配后的精度等级，其噪声等级也在影响范围之内，因此，装配后对系统各项指标进行检定（或标定），对控制系统噪声是很关键的。