基于KISSsoft的齒輪箱減振降噪研究

摘 要：通過KISSsoft軟件里的KISSsys模塊建立齒輪箱模型，設定好軸系及齒輪基本參數，輸入功率。修改齒輪相關參數，利用該軟件進

1 引言

齒輪箱在機械傳動中有著廣泛的應用。由于齒輪在制造安裝過程中存在著齒距、齒形等誤差，一對齒輪嚙合時，會由于嚙合沖擊而產生與齒輪嚙合頻率相對應的噪聲，齒面之間也會由于相對滑動產生摩擦噪聲。齒輪作為齒輪箱傳動中的基礎零件，降低齒輪傳動中的振動和噪聲對控制齒輪箱振動和噪聲有著重要意義。本文主要研究齒輪螺旋角和端面模數對齒輪振動噪音的影響。

2 齒輪振動噪音產生的機理

2.1 齒輪的脈動沖擊

2.2 齒輪的嚙合沖擊

齒輪在嚙合過程中， 會產生一定程度的彈性變形。當一個輪齒嚙合上時，原來嚙合的輪齒的載荷就會相對減少，它們就會立即向著載荷位置恢復變形， 從而給齒輪一個切向加速度，再加上原有嚙合輪齒在受載下的彎曲變形，使新嚙合的輪齒不能得到設計齒廓的平滑接觸而發生碰撞，形成所謂“嚙合沖擊力”。

3 KISSsoft齒輪箱建模研究

欲進行齒輪箱的減振降噪研究，可通過減小圖3曲線最大變形量來實現。在工程實際允許的條件下，適當修改齒輪的相關參數，以實現齒輪箱的減振降噪。

3.1 螺旋角對齒輪嚙合的振動影響

作出最大變形量-端面模數曲線：

由以上曲線可知，隨著端面模數的增大，輸出軸的最大變形量有明顯的下降趨勢。這說明，隨著端面模數的增大，齒輪傳動振動減小，因此，由振動帶來的噪音也隨之減小。

進一步統計齒輪表面（大齒輪）許用壓力以及齒面最大接觸溫度，以此來研究端面模數的變化對齒輪抗點蝕、抗膠合能力的影響。

由以上曲線可知，隨著端面模數的增大，齒面許用壓力呈上升趨勢、齒面最大接觸溫度呈下降趨勢。這說明，隨著端面模數的增大，齒輪抗點蝕和抗膠合能力都有所提升。這些變化在一定程度上也都有利于齒輪的減振降噪。

4 其他減振降噪方式

4.1 制造方面

（1） 減少齒面粗糙度值可采用齒面研磨、剃齒、油中熱身等手段；提高齒輪精度可采用減小齒形誤差、齒向誤差、周節誤差等手段。以上措施對降低齒輪傳動噪聲都有很好的效果。

（2）齒輪頂側修成直線或均勻凸形曲線，可減小輪齒彎曲變形所造成的瞬間頂撞；采用鼓形齒或兩端減薄齒，可減小齒的干涉；減小齒頂寬和采用逐漸嚙合的正齒輪等都可有效實現齒輪傳動減振降噪。

（3）裝配質量對齒輪傳動影響很大，選用同一臺機床加工出來的左右旋齒輪組裝，將有利于降低齒輪的嚙合噪音。

（4）箱體使用高阻尼材料或在箱體內壁涂一層橡膠亦可起到衰減噪音的作用。

4.2 安裝方面

（1）在安裝時，要盡量避免機身與基礎支撐及連接件之間發生共振，產生噪聲。

（2）在安裝時，齒輪傳動系統要調整好動平衡，避免齒輪偏心產生傳動不平衡。

4.3 使用維護

（1） 雜質污物進入齒輪傳動系統會導致噪音的產生，因此齒輪正常運轉的基本條件是保證傳動系統內部的清潔。

（2） 工作溫升過大將會產生噪聲。因此，應對工作溫升引起注意和重視。

（3） 注油潤滑相比飛濺潤滑而言，可減少由攪動油所帶來的噪音。粘度較大的潤滑劑可增加阻尼，減少齒面磨損，減小噪音。

4.4 阻尼處理

（1） 齒輪選用高阻尼合金材料如鑄鐵、尼龍、酚醛樹脂等，都可以降低噪聲。

（2） 阻尼材料涂敷在齒輪上或填入齒輪內部，既可以吸收部分聲能，又能阻止聲能的傳播，可有效減振降噪。

（3） 可利用由鑄鐵或阻尼合金制成阻尼環，其與齒輪體間的滑動摩擦阻尼對齒輪振動起抑制作用，從而降低噪聲。

（4） 齒輪淬火后，衰減率降低，噪聲增大。對于強度要求不高的齒輪，為了降低噪聲，可不必淬火。

5 結束語

齒輪箱的振動噪聲與齒輪的設計、制造、安裝和維護等方面有關，欲實現齒輪箱的減振降噪任何一個環節都不可忽略。本文通過借助KISSsoft軟件模擬，主要從螺旋角和端面模數這兩個參數來探討其對齒輪振動噪音及抗點蝕、抗膠合性能的影響，并根據數據得出隨著螺旋角、端面模數增大，齒輪傳動振動噪音下降、齒輪抗點蝕抗膠合性能增強的定性結論。

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