齒輪傳動中噪音的產生原因及若干降噪措施探究

康鑫　程啟金　盧俊賓

摘 要：作為運用最為廣泛的一種傳動機構——齒輪傳動機構。它有傳遞功率范圍大，傳動效率高等優點。但同時存在著的缺 點是，由于傳動過程中總是存在著微小震動，這一震動產生的聲波便形成我們所說的噪音，噪音的存在不僅影響周圍環境，更使得傳動效率下降，機械的加工精度降低。因此這一問題工作生產過程當中較為突出，亟待解決。本文主要分析齒輪傳動過程中的噪音的產生原因及其相關的簡單的消除噪音的方法。

關鍵詞：齒輪傳動；噪音；降噪措施

齒輪傳動是很早就被運用的一種機械傳動形式。在中華大地上最早可追溯到公元前400年左右齒輪就開始被人們使用，中國古代四大發明之一的指南針便是運用了齒輪為核心機構，但時至今日齒輪傳動過程中的因相互的碰撞或摩擦產生的齒輪的振動繼而產生各種不同頻率的，不規則的噪聲仍然是帶有齒輪的機構傳動中存在的問題。隨著人們對生產水平的提升以及生產過程要求的提高，我國《工業企業噪聲衛生標準》規定：工業中生產車間及其周圍環境的噪聲的最大允許值為85dB（A），齒輪傳動過程中噪音逐漸進入人們視野進而得到關注。并且齒輪的震動某種程度上可能直接影響到生產產品的精度。因此解決齒輪傳動中的噪音問題尤為關鍵，下文對齒輪傳動中噪音的產生原因及降噪措施進行探究。

1.齒輪噪音分析

1.1擾動噪音

由于輪齒自身的高頻振動，或齒輪間嚙合產生的嚙合沖力而發生的振動，從而對周圍環境中的介質產生擾動，介質的振動便產生擾動噪音。

1.2自身噪音

由于齒輪間自身的嚙合而產生的嚙合沖力或齒輪高頻轉動產生的振動而產生的聲波即為自身噪音。

2.齒輪傳動中噪音產生原因

2.1齒輪自身因素

2.1.1齒輪自身轉速因素

當齒輪自身的轉速過高時，則此時齒輪的振動頻率也較高，在這樣的高頻振動下不僅擾動周圍介質產生噪音，更使齒輪間嚙合接觸沖擊更頻繁，也使得噪音加大。因此但遇到高轉速齒輪的噪音問題，應注意自身轉速問題的分析。

2.1.2齒輪齒形誤差的影響

齒形誤差對齒輪傳動噪音的產生尤為突出，若其齒形基本曲線偏離了標準漸開線形狀，則使得公法線長度的偏差也將增大。這些量的累積使得齒輪的嚙合產生問題。由此產生振動和噪音。

2.1.3齒輪表面粗糙度

齒輪在嚙合過程中齒輪表面粗糙度使得兩齒輪間傳動平穩性降低進而在其圓周平面上發生振動，不要小看表面微小的變化，表面粗糙度的增大將導致兩齒輪嚙合傳動的振動幅度也將加大，進而產生噪音。

類似因素還有齒廓修形不當；齒節誤差；齒側間隙過大等齒輪自身問題，產生機理類似上述原因。

2.2齒輪間影響因素

2.2.1齒輪嚙合沖擊

當齒輪進行嚙合時，輪齒間受力，也使得輪齒產生沖擊變形。當下一輪齒再嚙合時將上一輪齒嚙合載荷降低，則因受沖擊而發生變形的那部分恢復了原來的齒形，并賦予齒輪切向加速度。同時由于之前的齒輪嚙合后改變了原先的形狀，使得新的齒輪嚙合時無法平滑接觸，輪齒間也就產生了碰撞，最終產生嚙合沖力。當齒輪受嚙合沖力的作用下將產生多種振動，也就產生了噪音。

2.2.2共振現象影響

齒輪共振是噪音產生一個突出原因，共振現象即由于一剛性較差齒輪自身固有振動頻率使得與其嚙合齒輪產生相同的振動頻率。齒輪的振動頻率近乎與噪音大小呈正相關。

2.2.3輪齒間的潤滑因素

若輪齒間有較好的輪滑可以有效的降低輪齒嚙合沖力產生的振動，從而產生噪音。

3.齒輪傳動過程中的降噪措施

3.1從齒輪的材料出發

3.1.1齒輪材料的選擇

采用剛性較好的，衰減性能好的材料制造可有效降低噪音。又由于衰減性能好的材料強度較低，并不適用于任意場合。但可在其承載表面滲硫使得齒面摩擦系數減小或鍍銅使得齒輪表面接觸精度增高。

3.1.2對齒輪做熱處理

由于熱處理可對材料的衰減性能有影響，例如淬火可使衰減性能變差，所以強度與磨損性要求不高的齒輪，可不必做熱處理。

3.1.3優化潤滑措施

隨著潤滑油油量的增加，齒輪間直接嚙合的阻尼增大，使得噪音減小。并注意潤滑劑的添加過程，潤滑時應選用優質的潤滑產品，并從側面滴入。

3.2從齒輪的類型出發

不同齒輪間的嚙合，產生不同的嚙合沖擊力，也就產生了不同的振動，因此不同類型的齒輪也影響著齒輪的噪音產生。斜齒圓柱齒輪在同一瞬時接觸的輪齒數量要遠多于直齒圓柱齒輪，因此其傳動平穩性也高于直齒圓柱齒輪，噪音也降低了。在圓柱齒輪中斜齒圓柱齒輪降噪效果最佳。

3.3優化設計參數

優化設計參數不僅能有效降低噪聲，還能保證齒輪的強度，剛度等重要參數。改進方案如下：

（1）對齒輪模數的設計，當對于齒輪荷載要求偏低時可設計小模數，適當增加齒數，從而使嚙合系數增大，以保持齒輪傳動的平穩性。

（2）對齒輪齒寬的設計，在保障齒輪強度允許的條件下，適當的減小齒輪的齒寬，從而降低噪聲振動。

（3）對重合度的設計，可適當增大重合度不僅可使齒輪傳動的噪聲減小，也增加了齒輪的荷載能力。

（4）對齒輪直徑的設計，減小齒輪直徑，但齒輪的直徑較小時，激振力保持恒定，同時齒輪噪音也減小。

4.結束語

隨著生產水平的日益提高，齒輪傳動過程中的噪音越來越不可輕視。減少生產過程中齒輪中噪音的產生，并控制噪聲方可提高齒輪傳動的平穩性，并減小傳動過程中的噪音，從而改善生產工作環境的同時，還提高了生產的精度要求，也使得生產效率大大提高。

參考文獻：

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