浅谈齿轮传动噪声分析与控制.doc

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1、浅谈齿轮传动噪声分析与控制摘要：阐述了齿轮传动噪声产生的机理，通过分析齿轮噪声产生的机理和影响因素，从齿轮材料、参数、加工工艺、结构、装配等方面提出了相应的控制噪声措施。关键词：齿轮传动噪声分析控制方法齿轮传动具有周期性啮合的基本特征，所以齿轮的振动不可避免。主耍表现在两方面：齿轮的振动会激励减速器内的空气，因气体具有可压缩性，在齿轮振动的作用下，四周的空气就会产生交替的压缩与膨胀，并产生声波，从而产生噪声；在齿轮啮合的过程中，由于齿轮间相对滑动产生滑动摩擦力方向随时变化在节圆上产生冲击力，齿与齿之间碰撞产生啮合冲力，从而产生噪声。现从齿轮传动产生的机理，齿轮传动的噪

2、声分析和齿轮传动的噪声控制等方面来分析齿轮传动的噪声机理与控制。1•齿轮传动噪声产牛的机理齿轮在传动过程中由于在制造精度、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。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上突然换向，导致齿面间的相对摩擦力的方向突然改变，从而产生了脉冲力。节点处的脉冲力称为“节线冲力”另外齿轮轮齿在手里运转过程屮，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索，当被动齿轮轮距或基节大于公称值时，将在被动齿轮轮根发生顶刃啮合，从而产生轮齿与轮齿之间的冲撞力称为“啮合冲力”节线冲力和啮合冲力都是齿轮产生振动和噪声

3、的激励源。1.1啮合齿轮节点的脉动冲击一堆渐开线齿轮在传动过程中，各对轮齿的接触点运动轨迹始终在啮合线上依次前进。根据齿轮的啮合原理可知，齿轮副在传动过程中在整个啮合线上齿廓间相对滑动速度的大小将随啮合点位置不同而改变，其屮以啮合开始点和啮合结束点为最大，而在节圆切点的滑动速度为零，同时相对滑动速度的方向和节圆切点开始改变。由于相对滑动速度的大小和方向的改变以及滑动摩擦系数的存在，必然存在大小和方向相应改变的摩擦力，这也必定在节点上发生里的脉动冲击，即节线冲力。它的大小和持续时间与齿轮啮合时的传递力、轮齿间的摩擦系数、相对滑动速度的大小等因素有关。因此，齿轮的传递功率

4、越大，转速越高，齿轮表面粗糙度越差,其节点脉动冲击就越大。这种在啮合过程中产生的脉动冲击是不可避免的，它将使齿轮产生振动和冲击。1・2齿轮的啮合冲击一对齿轮在啮合过程中，其轮齿受力后必将产生一定程度的冲击变形，而每当一个轮齿新啮合上时，原啮合轮齿的载荷就会相对减少，因而变形齿轮就会恢复形状，从而给齿轮体一个切向加速度。再加上原有啮合轮齿在受载下的变形，使新啮合的轮齿不能得到理论齿廓的平滑接触而发生碰撞，形成啮合冲力。齿轮在这种冲击力的作用下，也将引起齿轮的圆周振动、径向振动、轴向振动，从而产生噪声。2.齿轮传动系统的噪声分析为了从设计角度岀发，降低齿轮传动系统的噪声，

5、就应首先分析齿轮传动系统噪声的种类和发生机理。2.1齿轮传动系统的噪声种类在齿轮传动系统中，根据机理的不同，可将噪声分为加速度噪声和自鸣噪声两种。一方面，在齿轮轮齿啮合时，由于冲击而使齿轮产生很大的加速度，并会引起周围介质扰动，由这种扰动产生的声辐射，称为齿轮的加速度噪声，另一方面，在齿轮动态啮合力作用下，系统的各零部件会产生振动，这些振动所产生的声辐射，称为口鸣噪声。2.2发生机理对于开齿齿轮传动，加速度噪声由轮齿冲击处直接辐射出来，自鸣噪声则有轮体、传动轴等处辐射出来。对于闭式齿轮传动，加速度噪声先辐射到轮齿箱内的空气和润滑油中，再通过齿轮箱辐射出来，自鸣噪声则由

6、齿轮体的振动，通过传动轴引起支座振动，从而通过齿轮箱箱壁的振动而辐射出來。因此，齿轮系统的噪声强度，不仅与轮齿啮合的动态激励力有关，而且还与轮体、传动轴、轴承及箱体等的结构形式、动态特征以及动态啮合力在它们之间的传递特性有关。一般來说，齿轮传动系统的噪声发生的原因主要有以下几个方面：1）齿轮设计方法：参数选择不当，重合度过小，齿廓修形不当或没有修形，齿轮箱结构不合理等。2）齿轮加工方Uh基节误差和齿形误差过大，齿侧间隙不合理，表面粗糙度过大等。3）轮系及齿轮箱方面：装配偏心，接触精度低，轴的平行度差，轴、轴承的刚度不足，轴承的回转精度不高及间隙不当等。4）其他方面输入

7、扭矩：负载扭矩的波动，轴系的扭振，电动机及其他传动副的平衡情况等。3•齿轮传动系统的噪声控制基于以上分析，以下将从齿轮设计、齿轮加工、齿轮装配等几个方面来控制齿轮传动系统的噪声。3.1齿轮的类型和材料方而1）齿轮的类型。齿轮轮齿的啮合状态与齿轮类型有关，直齿轮的轮齿在接触瞬间是整个齿宽的接触线，而斜齿轮虽然也是线接触，但是它是由齿顶的一端逐渐进入啮合，其接触线开始由短变长，以后又逐渐缩短，直到脱开啮合为止。由于斜齿轮传动的实际啮合线较直齿轮传动大，所以斜齿轮的传动平衡性与承载能力都较直齿轮高，在工作条件相同的情况下，斜齿轮传动噪声较直齿轮低3-10d