一種直線驅(qū)動器產(chǎn)品噪音性能的改善

劉劍輝　謝琴琴

摘 要：針對一種直線驅(qū)動器產(chǎn)品的齒輪噪聲過高，分析產(chǎn)生此現(xiàn)象的因素，通過改善產(chǎn)品相應零部件的結(jié)構(gòu)特性，使噪聲源失去了原先的強度和頻率，滿足客戶舒心使用的效果。

關鍵詞：直線驅(qū)動器；嚙合；螺桿；螺母

1 概述

有一種電動直線驅(qū)動器產(chǎn)品，動力源是12V的直流有刷電機，經(jīng)過三級齒輪減速增力后，三級大齒帶動四頭螺桿作同軸旋轉(zhuǎn)運動，螺桿再帶動四頭螺母在滑座腔中作直線往復運動，螺母上連著的推桿通過給負載作用力來實現(xiàn)自身的功能。其中一級、二級、三級齒輪齒數(shù)分別為9/31、13/37、11/46，則齒輪總體減速比為（31x37x46）÷（9x13x11）=41，四頭螺桿選用Tr12x12（P3），直流電機空載轉(zhuǎn)速為6000±100r/min。產(chǎn)品整體的傳動路線如圖1所示，圖中隱去了一些相關的配件，只保留下傳動部分的骨架。

2 產(chǎn)生噪聲過高的主要因素

本產(chǎn)品除齒輪嚙合噪聲比較大外，其余各方面性能都能滿足客戶的需要。為了改善齒輪嚙合時發(fā)出的噪音，首先必須找到產(chǎn)生它的主要原因。

2.1 齒輪用材的缺陷

第一級齒輪為斜齒，小齒壓在滾花的電機軸上。一級大齒和二級小齒組成一體結(jié)構(gòu)，名為“雙聯(lián)一”，同樣二級大齒和三級小齒也是一體式，叫“雙聯(lián)二”。這里所有齒輪用的材料為鐵基粉末冶金，它的特點是加工簡易方便、成本低廉，但齒形和斜齒的斜度難以保證，齒輪嚙合時產(chǎn)生了使人難受的噪音。

2.2 電機轉(zhuǎn)速高是產(chǎn)品噪聲的主要來源

對于三級齒輪減速機構(gòu)，第一級齒輪的轉(zhuǎn)動才是真正的噪聲源。所以只要大幅度地降低電機的轉(zhuǎn)速，并且給第一級齒輪選用合適的材料，直線驅(qū)動器的噪音問題就解決大半了。

2.3 合理地選用齒輪用潤滑油脂

齒輪油脂的選擇要考慮到產(chǎn)品負荷的輕重、產(chǎn)品所處環(huán)境溫度范圍等條件?，F(xiàn)在齒輪間用的牌號為TAC-2的油脂，對齒輪聲音的吸收作用效果不明顯。

2.4 齒輪軸向間隙需控制，以防止嚙合錯位

雙聯(lián)一、雙聯(lián)二齒輪組通過兩根中心軸與上下齒輪箱蓋相連，雙聯(lián)齒輪組兩端面和齒輪箱蓋間須留有一定的間隙。如間隙太小了，齒輪組容易卡死，間隙大的話齒輪間又會竄動錯位。

3 優(yōu)化原有產(chǎn)品噪聲性能的一些辦法

針對原來產(chǎn)品存在引起噪音的一些弊端，改善提升的方法有許多種。這里為了改善齒輪嚙合時發(fā)出的噪音，首先必須找到產(chǎn)生它的主要原因，然后對產(chǎn)品作如下一些改進。

3.1 改變第一級齒輪的材料

由于第一級齒輪的轉(zhuǎn)速最高，嚙合時發(fā)出的聲音最大，相對它第二級和第三級嚙合的聲音可以忽略不計。所以把第一級小齒用聚甲醛塑料材料代替，用塑料棒把齒形滾出來。一級大齒改用黃銅材料代替，用一級小齒同一把滾刀、相同的斜角滾出來，避免了斜角和齒形的偏差。二級小齒采用不銹鐵滾齒加工出來再與一級大齒緊配壓入而成雙聯(lián)一組件，如圖2中示意。

3.2 控制好各中心距的偏差

各級中心距的偏差對齒輪嚙合的松緊程度影響極大，進而關系到產(chǎn)品噪聲的強弱。所以按圖3所示，嚴格控制齒輪箱蓋中各坐標點的尺寸，保證公差偏差在±0.02范圍內(nèi)。

3.3 改換原先的齒輪油脂

用進口的T-12油脂代換國產(chǎn)的TAC-2脂，它具有良好的耐高低溫特性，而且它的潤滑作用顯著。

3.4 增加小墊圈零件

在雙聯(lián)一和雙聯(lián)二的上下端面間墊上光滑耐磨的石墨尼龍小墊圈，厚度δ=0.3mm，如圖1中所示。目的是為了調(diào)整齒輪軸向間隙，防止它軸向竄動而產(chǎn)生的聲音。

3.5 降低電機的轉(zhuǎn)速

把電機的轉(zhuǎn)速由原來的6000±100r/min降低到3000±100r/min，產(chǎn)品的聲音立即小了下來。但推桿的直線速度也減少了一半，這不能滿足客戶的使用要求，必須通過改變多頭螺桿螺母的設計來保持原特性不變。螺桿由四頭轉(zhuǎn)換為六頭，即Tr12x12（P3）轉(zhuǎn)變到T r12x24（P4），螺母也作相應轉(zhuǎn)變，具體計算過程如表1示。

表1 螺桿螺母的計算比較

4 結(jié)束語

文章敘述了改善產(chǎn)品齒輪噪音的一些方法，確實是在生產(chǎn)實踐中取得了明顯的收效，大大提升了產(chǎn)品的市場競爭力。

參考文獻

[1]機械設計手冊編委會.機械設計手冊：齒輪傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007（3）.

[2]李偉.螺桿螺母傳動機構(gòu)設計心得[J].北京：科技資訊，2012（13）.

[3]張建旭.動力傳動型塑料齒輪的基本設計[J].北京：汽車齒輪，2010（11）.endprint

摘 要：針對一種直線驅(qū)動器產(chǎn)品的齒輪噪聲過高，分析產(chǎn)生此現(xiàn)象的因素，通過改善產(chǎn)品相應零部件的結(jié)構(gòu)特性，使噪聲源失去了原先的強度和頻率，滿足客戶舒心使用的效果。

關鍵詞：直線驅(qū)動器；嚙合；螺桿；螺母

1 概述

有一種電動直線驅(qū)動器產(chǎn)品，動力源是12V的直流有刷電機，經(jīng)過三級齒輪減速增力后，三級大齒帶動四頭螺桿作同軸旋轉(zhuǎn)運動，螺桿再帶動四頭螺母在滑座腔中作直線往復運動，螺母上連著的推桿通過給負載作用力來實現(xiàn)自身的功能。其中一級、二級、三級齒輪齒數(shù)分別為9/31、13/37、11/46，則齒輪總體減速比為（31x37x46）÷（9x13x11）=41，四頭螺桿選用Tr12x12（P3），直流電機空載轉(zhuǎn)速為6000±100r/min。產(chǎn)品整體的傳動路線如圖1所示，圖中隱去了一些相關的配件，只保留下傳動部分的骨架。

2 產(chǎn)生噪聲過高的主要因素

本產(chǎn)品除齒輪嚙合噪聲比較大外，其余各方面性能都能滿足客戶的需要。為了改善齒輪嚙合時發(fā)出的噪音，首先必須找到產(chǎn)生它的主要原因。

2.1 齒輪用材的缺陷

第一級齒輪為斜齒，小齒壓在滾花的電機軸上。一級大齒和二級小齒組成一體結(jié)構(gòu)，名為“雙聯(lián)一”，同樣二級大齒和三級小齒也是一體式，叫“雙聯(lián)二”。這里所有齒輪用的材料為鐵基粉末冶金，它的特點是加工簡易方便、成本低廉，但齒形和斜齒的斜度難以保證，齒輪嚙合時產(chǎn)生了使人難受的噪音。

2.2 電機轉(zhuǎn)速高是產(chǎn)品噪聲的主要來源

對于三級齒輪減速機構(gòu)，第一級齒輪的轉(zhuǎn)動才是真正的噪聲源。所以只要大幅度地降低電機的轉(zhuǎn)速，并且給第一級齒輪選用合適的材料，直線驅(qū)動器的噪音問題就解決大半了。

2.3 合理地選用齒輪用潤滑油脂

齒輪油脂的選擇要考慮到產(chǎn)品負荷的輕重、產(chǎn)品所處環(huán)境溫度范圍等條件。現(xiàn)在齒輪間用的牌號為TAC-2的油脂，對齒輪聲音的吸收作用效果不明顯。

2.4 齒輪軸向間隙需控制，以防止嚙合錯位

雙聯(lián)一、雙聯(lián)二齒輪組通過兩根中心軸與上下齒輪箱蓋相連，雙聯(lián)齒輪組兩端面和齒輪箱蓋間須留有一定的間隙。如間隙太小了，齒輪組容易卡死，間隙大的話齒輪間又會竄動錯位。

3 優(yōu)化原有產(chǎn)品噪聲性能的一些辦法

針對原來產(chǎn)品存在引起噪音的一些弊端，改善提升的方法有許多種。這里為了改善齒輪嚙合時發(fā)出的噪音，首先必須找到產(chǎn)生它的主要原因，然后對產(chǎn)品作如下一些改進。

3.1 改變第一級齒輪的材料

由于第一級齒輪的轉(zhuǎn)速最高，嚙合時發(fā)出的聲音最大，相對它第二級和第三級嚙合的聲音可以忽略不計。所以把第一級小齒用聚甲醛塑料材料代替，用塑料棒把齒形滾出來。一級大齒改用黃銅材料代替，用一級小齒同一把滾刀、相同的斜角滾出來，避免了斜角和齒形的偏差。二級小齒采用不銹鐵滾齒加工出來再與一級大齒緊配壓入而成雙聯(lián)一組件，如圖2中示意。

3.2 控制好各中心距的偏差

各級中心距的偏差對齒輪嚙合的松緊程度影響極大，進而關系到產(chǎn)品噪聲的強弱。所以按圖3所示，嚴格控制齒輪箱蓋中各坐標點的尺寸，保證公差偏差在±0.02范圍內(nèi)。

3.3 改換原先的齒輪油脂

用進口的T-12油脂代換國產(chǎn)的TAC-2脂，它具有良好的耐高低溫特性，而且它的潤滑作用顯著。

3.4 增加小墊圈零件

在雙聯(lián)一和雙聯(lián)二的上下端面間墊上光滑耐磨的石墨尼龍小墊圈，厚度δ=0.3mm，如圖1中所示。目的是為了調(diào)整齒輪軸向間隙，防止它軸向竄動而產(chǎn)生的聲音。

3.5 降低電機的轉(zhuǎn)速

把電機的轉(zhuǎn)速由原來的6000±100r/min降低到3000±100r/min，產(chǎn)品的聲音立即小了下來。但推桿的直線速度也減少了一半，這不能滿足客戶的使用要求，必須通過改變多頭螺桿螺母的設計來保持原特性不變。螺桿由四頭轉(zhuǎn)換為六頭，即Tr12x12（P3）轉(zhuǎn)變到T r12x24（P4），螺母也作相應轉(zhuǎn)變，具體計算過程如表1示。

表1 螺桿螺母的計算比較

4 結(jié)束語

文章敘述了改善產(chǎn)品齒輪噪音的一些方法，確實是在生產(chǎn)實踐中取得了明顯的收效，大大提升了產(chǎn)品的市場競爭力。

參考文獻

[1]機械設計手冊編委會.機械設計手冊：齒輪傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007（3）.

[2]李偉.螺桿螺母傳動機構(gòu)設計心得[J].北京：科技資訊，2012（13）.

[3]張建旭.動力傳動型塑料齒輪的基本設計[J].北京：汽車齒輪，2010（11）.endprint

摘 要：針對一種直線驅(qū)動器產(chǎn)品的齒輪噪聲過高，分析產(chǎn)生此現(xiàn)象的因素，通過改善產(chǎn)品相應零部件的結(jié)構(gòu)特性，使噪聲源失去了原先的強度和頻率，滿足客戶舒心使用的效果。

關鍵詞：直線驅(qū)動器；嚙合；螺桿；螺母

1 概述

有一種電動直線驅(qū)動器產(chǎn)品，動力源是12V的直流有刷電機，經(jīng)過三級齒輪減速增力后，三級大齒帶動四頭螺桿作同軸旋轉(zhuǎn)運動，螺桿再帶動四頭螺母在滑座腔中作直線往復運動，螺母上連著的推桿通過給負載作用力來實現(xiàn)自身的功能。其中一級、二級、三級齒輪齒數(shù)分別為9/31、13/37、11/46，則齒輪總體減速比為（31x37x46）÷（9x13x11）=41，四頭螺桿選用Tr12x12（P3），直流電機空載轉(zhuǎn)速為6000±100r/min。產(chǎn)品整體的傳動路線如圖1所示，圖中隱去了一些相關的配件，只保留下傳動部分的骨架。

2 產(chǎn)生噪聲過高的主要因素

本產(chǎn)品除齒輪嚙合噪聲比較大外，其余各方面性能都能滿足客戶的需要。為了改善齒輪嚙合時發(fā)出的噪音，首先必須找到產(chǎn)生它的主要原因。

2.1 齒輪用材的缺陷

第一級齒輪為斜齒，小齒壓在滾花的電機軸上。一級大齒和二級小齒組成一體結(jié)構(gòu)，名為“雙聯(lián)一”，同樣二級大齒和三級小齒也是一體式，叫“雙聯(lián)二”。這里所有齒輪用的材料為鐵基粉末冶金，它的特點是加工簡易方便、成本低廉，但齒形和斜齒的斜度難以保證，齒輪嚙合時產(chǎn)生了使人難受的噪音。

2.2 電機轉(zhuǎn)速高是產(chǎn)品噪聲的主要來源

對于三級齒輪減速機構(gòu)，第一級齒輪的轉(zhuǎn)動才是真正的噪聲源。所以只要大幅度地降低電機的轉(zhuǎn)速，并且給第一級齒輪選用合適的材料，直線驅(qū)動器的噪音問題就解決大半了。

2.3 合理地選用齒輪用潤滑油脂

齒輪油脂的選擇要考慮到產(chǎn)品負荷的輕重、產(chǎn)品所處環(huán)境溫度范圍等條件。現(xiàn)在齒輪間用的牌號為TAC-2的油脂，對齒輪聲音的吸收作用效果不明顯。

2.4 齒輪軸向間隙需控制，以防止嚙合錯位

雙聯(lián)一、雙聯(lián)二齒輪組通過兩根中心軸與上下齒輪箱蓋相連，雙聯(lián)齒輪組兩端面和齒輪箱蓋間須留有一定的間隙。如間隙太小了，齒輪組容易卡死，間隙大的話齒輪間又會竄動錯位。

3 優(yōu)化原有產(chǎn)品噪聲性能的一些辦法

針對原來產(chǎn)品存在引起噪音的一些弊端，改善提升的方法有許多種。這里為了改善齒輪嚙合時發(fā)出的噪音，首先必須找到產(chǎn)生它的主要原因，然后對產(chǎn)品作如下一些改進。

3.1 改變第一級齒輪的材料

由于第一級齒輪的轉(zhuǎn)速最高，嚙合時發(fā)出的聲音最大，相對它第二級和第三級嚙合的聲音可以忽略不計。所以把第一級小齒用聚甲醛塑料材料代替，用塑料棒把齒形滾出來。一級大齒改用黃銅材料代替，用一級小齒同一把滾刀、相同的斜角滾出來，避免了斜角和齒形的偏差。二級小齒采用不銹鐵滾齒加工出來再與一級大齒緊配壓入而成雙聯(lián)一組件，如圖2中示意。

3.2 控制好各中心距的偏差

各級中心距的偏差對齒輪嚙合的松緊程度影響極大，進而關系到產(chǎn)品噪聲的強弱。所以按圖3所示，嚴格控制齒輪箱蓋中各坐標點的尺寸，保證公差偏差在±0.02范圍內(nèi)。

3.3 改換原先的齒輪油脂

用進口的T-12油脂代換國產(chǎn)的TAC-2脂，它具有良好的耐高低溫特性，而且它的潤滑作用顯著。

3.4 增加小墊圈零件

在雙聯(lián)一和雙聯(lián)二的上下端面間墊上光滑耐磨的石墨尼龍小墊圈，厚度δ=0.3mm，如圖1中所示。目的是為了調(diào)整齒輪軸向間隙，防止它軸向竄動而產(chǎn)生的聲音。

3.5 降低電機的轉(zhuǎn)速

把電機的轉(zhuǎn)速由原來的6000±100r/min降低到3000±100r/min，產(chǎn)品的聲音立即小了下來。但推桿的直線速度也減少了一半，這不能滿足客戶的使用要求，必須通過改變多頭螺桿螺母的設計來保持原特性不變。螺桿由四頭轉(zhuǎn)換為六頭，即Tr12x12（P3）轉(zhuǎn)變到T r12x24（P4），螺母也作相應轉(zhuǎn)變，具體計算過程如表1示。

表1 螺桿螺母的計算比較

4 結(jié)束語

文章敘述了改善產(chǎn)品齒輪噪音的一些方法，確實是在生產(chǎn)實踐中取得了明顯的收效，大大提升了產(chǎn)品的市場競爭力。

參考文獻

[1]機械設計手冊編委會.機械設計手冊：齒輪傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007（3）.

[2]李偉.螺桿螺母傳動機構(gòu)設計心得[J].北京：科技資訊，2012（13）.

[3]張建旭.動力傳動型塑料齒輪的基本設計[J].北京：汽車齒輪，2010（11）.endprint