锥齿轮设计与噪音

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1、锥齿轮设计与噪音锥齿轮设计与噪音[摘要]本文通过对齿轮参数、齿轮安装系、齿轮润滑等方面分析了驱动桥弧齿锥齿轮噪音的主要控制点，并提出了一些笔者的见解[关键词]弧齿锥齿轮设计噪音齿轮参数润滑1、前言目前客车驱动桥基本上采用货车用驱动桥，主要存在车速低、噪音较大、扭距不足的缺点。因此开发客车专用低噪音、大扭距齿轮已经成为当前改善客车整体性能的重要一环。引起驱动桥齿轮噪音的主要原因是齿轮在在运转中的震动，齿轮参数的选取，齿轮的安装方式以及润滑等，以下就此分别进行分析。2、齿轮参数对齿轮传动噪音的影响齿轮参数的选

2、择是决定齿轮工作性能和噪音的首要问题。2.1模数和齿数齿轮的模数越大，强度越高，在传动中齿形变形越小。从理论上说，所引起的齿轮角速度会小一些，引起的震动和噪音也会小一点，但事实上模数越大，加工误差的绝对值也会增大，在传动中会增大动载荷，增大震动和噪音；同时，由声学理论上来说，旋转体的端面面积越大，相同角速度时产生的噪音也越大。当齿数一定时，增大模数，就增大了端面面积，增大了噪音的发射能力。另一方面，齿轮噪音也与齿轮节圆的线速度有关，线速度越大，运转噪音也越大，相关试验反映，齿轮线速度增加一倍，齿轮噪音增加

3、6分贝。当模数一定时，减少齿轮的齿数，就减少了噪音，就减少了噪音的辐射面积，同时也减少了齿轮的圆周速度，这些都有利于降低齿轮噪音。但减少齿数受到以下两方面的限制：一是齿数太少，用范成法加工齿轮时会出现根切现象；另一方面，当压力角一定时，主被动的齿数和太小，会降低重叠系数，影响平稳性和传递载荷的能力。综合上述分析，从降低齿轮噪音方面来说，应该在满足强度的前提下，选用较小的模数；在保证单个齿轮不根切，主被动齿轮的接触比在1.75-2.0的前提下选用较少的齿数，以便得到较小的齿轮直径。另外，在齿轮传动中，要求主

4、被动齿轮的齿数应互为质数，这样可以分散齿接触误差对传动平稳性的影响，在传动中就不会出现某些周期性的重复啮合现象，这就消除了这种误差引起齿轮传动中的周期性的强迫震动所引起的噪音。2.2、接触比和主动锥齿轮螺旋角主被动齿轮的接触比一般被认为是评定齿轮传动平稳性和承载性的重要指标，增大接触比可以减少主被动齿轮结合和分离时的冲击力，就会减少震动和噪音。但当修正接触比超过2.3时，就不能保证相应应力下的耐久寿命，特别是齿轮的抗冲击力减弱。加大主动锥齿轮的螺旋角可以增大主被动齿轮的接触比，因次应在保证主动齿轮强度的基

5、础上选择略大的螺旋角，使传动平稳并提高齿轮寿命。2.3、从动轮齿面宽从理论上说，增加齿宽可以提高齿轮的强度和刚度，减少齿轮齿在啮合中的变形，减少噪音。在试验中发现齿宽变化对噪音的影响有限，齿轮噪音几乎没有太大的变化，因此，在设计中一般按Gleason推荐的取外锥距的30%到33%。2.4、齿两侧平均压力角增大压力角，可以提高齿轮的强度，但在主被动齿轮齿数不变时，增大压力角将降低接触比。更重要的是增大压力角，会增大轴承的径向负荷和轴的弯曲变形，这将影响主被动齿轮的正常啮合，引起震动和噪音。因此提高为了提高齿

6、轮的承载能力，采用大的压力角的齿轮是弊大于利。日产柴现在两侧的平均压力角为22.5°。2.5、齿侧间隙Gleason推荐的齿侧间隙如下，模数齿侧间隙（mm）25.40.50-0.7512.70.30-0.408.470.20-0.286.350.15-0.204.230.1-0.152.540.05-0.10双曲面齿轮加工具有一定的侧隙量，这个侧隙是根据齿距和工作条件而定的。如果齿侧间隙太小，就会增加齿间润滑油的压力，引起弹性震动，甚至破坏齿面的油膜，还可能引起齿侧的干涉。因此在Gleason推荐的范围内

7、，选用偏大的齿侧间隙对降低齿轮噪音是有利的。2.6、偏置距双曲面齿轮的相对于螺旋锥齿轮来说，主、被动齿轮轴存在有向上或向下的偏移，这个偏移量既为双曲面齿轮的偏置距。偏置距增大可以增大主动锥齿轮的直径，使其具有好的强度和刚度，提高齿轮传动的负荷，同时可以选用较大的螺旋角，增加接触比，降低传动噪音。但太大的偏置距会产生根切，因此应在不产生根切的前提下增大偏置距。Gleason推荐的偏置距为平均锥距的20%以下。2.7、齿廓修形无疑，提高齿轮加工精度和装配精度是降低齿轮噪音的重要途径。在试验中，一对转速为100

8、0转/分的齿轮仅将齿形误差从0.017mm降低到0.005mm时，测的噪音降低8分贝。因此，可以采取磨齿加工进行修形的方式来降低齿轮噪音。2.8、材料及热处理2.8.1、双曲面齿轮用的材料，应有足够的机械性能、低的成本及良好的工艺性能，目前汽车锥齿轮几乎全部采用渗碳钢。为了提高齿轮的精度，降低齿轮噪音，应选用变形小的材料，另外钢材的机械加工性在成批生产的齿轮中尤为重要，它对齿轮的光洁度、加工残余应力、切削效率及刀具寿命均有直接