齒輪傳動噪聲形成的主要原因及對策

2017-09-05 09:52:05 齒輪傳動　點擊量：評論 (0)

傳統衡量齒輪傳動性能的兩個主要因素是：負載能力和疲勞壽命，往往將傳動噪音與傳動精度忽略掉。隨著ISO14000、ISO18000兩項標準的相繼頒布，控制齒輪傳動噪音這一因素的重要性日趨明顯，工業發展與需求對高精密

傳統衡量齒輪傳動性能的兩個主要因素是：負載能力和疲勞壽命，往往將傳動噪音與傳動精度忽略掉。隨著ISO14000、ISO18000兩項標準的相繼頒布，控制齒輪傳動噪音這一因素的重要性日趨明顯，工業發展與需求對高精密設備的傳動誤差的要求也越來越嚴格（齒輪傳動側隙）。目前已知的齒輪噪音形成因素，大致可從設計、制造、安裝、使用維護等幾個方面分析。

設計原因及對策

1. 齒輪精度等級

齒輪傳動系統設計時，設計者往往從經濟因素考慮，盡可能比較經濟的確定齒輪精度等級，殊不知精度等級是齒輪產生噪聲等級與側隙的標記。美國齒輪制造協會曾通過大量的齒輪研究，確定高精度等級齒輪比低精度等級齒輪產生的噪聲要小的多。因此，在條件允許的情況下，應盡可能提高齒輪的精度等級，來減小齒輪噪聲，減少傳動誤差。

2. 齒輪寬度

在齒輪傳動系統允許時，增加齒寬，可以減少恒定扭矩下的單位負荷。降低輪齒撓曲，減少噪聲激勵，從而降低傳動噪聲。德國H奧帕茲的研究表明，扭矩恒定時，小齒寬比大齒寬噪聲曲線梯度高。同時增長齒寬能加大齒輪的承載能力。

3. 齒距和壓力角

小齒距能保證有較多的輪齒同時接觸，齒輪重疊增多，減少單個齒輪撓曲，降低傳動噪聲，提高傳動精度。較小的壓力角由于齒輪接觸角和橫向重疊比都比較大，因此運轉噪聲小、精度高。

4. 運轉速度

根據德國H奧帕茲的試驗研究表明，隨著齒輪運轉速度增加，噪聲等級升高。

5. 齒輪箱結構

試驗研究表明，采用圓筒形箱體對減震有利，在其他條件相同的情況下，普通結構齒輪箱體的噪聲級比圓筒形箱體噪聲級平均高6dB。對齒輪箱體進行共振測試，找出共振位置，增加適當的筋條（板），可以明顯地減少振動，降低噪聲。多級齒輪傳動時要求瞬時傳動比的變化盡量小，已保證傳動平穩，沖擊及振動小，噪聲低。

6. 齒輪聲輻射特征分析

在選擇用不同結構形式的齒輪時，對其特定結構建立聲輻射模型，進行動力學分析，對齒輪傳動系統噪聲進行預先評估。以便根據使用者的不同要求（使用場所，是否無人操作，是否在城區內，地上、地下建筑物有無特定要求，是否有噪聲防護，或無其他特定要求）去滿足。

制造原因及對策

1. 誤差影響

制造過程齒形誤差、齒距誤差、齒向誤差是導致傳動噪聲的主要誤差。也是齒輪傳動精度難以保證的一個問題點。

齒形誤差小、齒面粗糙度小的齒輪，在相同試驗條件下，其噪聲比普通齒輪要小10dB。齒距誤差小的齒輪，在相同試驗條件下，其噪聲級比普通齒輪要小6～12dB。但如果有齒距誤差存在，負載對齒輪噪聲的影響將會減少。

齒向誤差將導致傳動功率不是全齒寬傳遞，接觸區轉向齒的這端面或那個端面，因局部受力增大輪齒撓曲，導致噪聲級提高。但在高負載時，齒變形可以部分彌補齒向誤差。

齒輪噪聲的產生與傳動精度有很直接的關系。

2. 裝配同心度和動平衡

裝配不同心將導致軸系運轉的不平衡，且由于齒論嚙合半邊松半邊緊，共同導致噪聲加劇。高精度齒輪傳動裝配時的不平衡將嚴重影響傳動系統精度。

3. 齒面硬度

隨著齒輪硬齒面技術的發展，其承載能力大、體積小、重量輕、傳動精度高等特點使其應用領域日趨廣泛。但為獲得硬齒面采用的滲碳淬硬使齒輪產生變形，導致齒輪傳動噪聲增大，壽命縮短。為減少噪聲，需對齒面進行精加工。目前除采用傳統的磨齒方法外，又發展出一種硬齒面刮削方法，通過修正齒頂和齒根，或把主被動輪的齒形都調小，來減少齒輪嚙入與嚙出沖擊，從而減少齒輪傳動噪音。

4. 系統指標檢定

在裝配前零部件的加工精度及對零部件的選配方法（完全互換，分組選配，單件選配等），將會影響到系統裝配后的精度等級，其噪聲等級也在影響范圍之內，因此，裝配后對系統各項指標進行檢定（或標定），對控制系統噪聲是很關鍵的。