齒輪傳動中噪音的產(chǎn)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(yùn)用最為廣泛的一種傳動機(jī)構(gòu)——齒輪傳動機(jī)構(gòu)。它有傳遞功率范圍大，傳動效率高等優(yōu)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(chǎn)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(huán)境，更使得傳動效率下降，機(jī)械的加工精度降低。因此這一問題工作生產(chǎn)過程當(dāng)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(chǎn)生原因及其相關(guān)的簡單的消除噪音的方法。

關(guān)鍵詞：齒輪傳動；噪音；降噪措施

齒輪傳動是很早就被運(yùn)用的一種機(jī)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(fā)明之一的指南針便是運(yùn)用了齒輪為核心機(jī)構(gòu)，但時至今日齒輪傳動過程中的因相互的碰撞或摩擦產(chǎn)生的齒輪的振動繼而產(chǎn)生各種不同頻率的，不規(guī)則的噪聲仍然是帶有齒輪的機(jī)構(gòu)傳動中存在的問題。隨著人們對生產(chǎn)水平的提升以及生產(chǎn)過程要求的提高，我國《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：工業(yè)中生產(chǎn)車間及其周圍環(huán)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(jìn)入人們視野進(jìn)而得到關(guān)注。并且齒輪的震動某種程度上可能直接影響到生產(chǎn)產(chǎn)品的精度。因此解決齒輪傳動中的噪音問題尤為關(guān)鍵，下文對齒輪傳動中噪音的產(chǎn)生原因及降噪措施進(jìn)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(chǎn)生的嚙合沖力而發(fā)生的振動，從而對周圍環(huán)境中的介質(zhì)產(chǎn)生擾動，介質(zhì)的振動便產(chǎn)生擾動噪音。

1.2自身噪音

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

2.齒輪傳動中噪音產(chǎn)生原因

2.1齒輪自身因素

2.1.1齒輪自身轉(zhuǎn)速因素

當(dāng)齒輪自身的轉(zhuǎn)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(zhì)產(chǎn)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(zhuǎn)速齒輪的噪音問題，應(yīng)注意自身轉(zhuǎn)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(chǎn)生尤為突出，若其齒形基本曲線偏離了標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)生問題。由此產(chǎn)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(wěn)性降低進(jìn)而在其圓周平面上發(fā)生振動，不要小看表面微小的變化，表面粗糙度的增大將導(dǎo)致兩齒輪嚙合傳動的振動幅度也將加大，進(jìn)而產(chǎn)生噪音。

類似因素還有齒廓修形不當(dāng)；齒節(jié)誤差；齒側(cè)間隙過大等齒輪自身問題，產(chǎn)生機(jī)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(dāng)齒輪進(jìn)行嚙合時，輪齒間受力，也使得輪齒產(chǎn)生沖擊變形。當(dāng)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(fā)生變形的那部分恢復(fù)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(chǎn)生了碰撞，最終產(chǎn)生嚙合沖力。當(dāng)齒輪受嚙合沖力的作用下將產(chǎn)生多種振動，也就產(chǎn)生了噪音。

2.2.2共振現(xiàn)象影響

齒輪共振是噪音產(chǎn)生一個突出原因，共振現(xiàn)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(chǎn)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(guān)。

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(chǎn)生的振動，從而產(chǎn)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(fā)

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(qiáng)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(shù)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(qiáng)度與磨損性要求不高的齒輪，可不必做熱處理。

3.1.3優(yōu)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(yīng)選用優(yōu)質(zhì)的潤滑產(chǎn)品，并從側(cè)面滴入。

3.2從齒輪的類型出發(fā)

不同齒輪間的嚙合，產(chǎn)生不同的嚙合沖擊力，也就產(chǎn)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(chǎn)生。斜齒圓柱齒輪在同一瞬時接觸的輪齒數(shù)量要遠(yuǎn)多于直齒圓柱齒輪，因此其傳動平穩(wěn)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(yōu)化設(shè)計參數(shù)

優(yōu)化設(shè)計參數(shù)不僅能有效降低噪聲，還能保證齒輪的強(qiáng)度，剛度等重要參數(shù)。改進(jìn)方案如下：

（1）對齒輪模數(shù)的設(shè)計，當(dāng)對于齒輪荷載要求偏低時可設(shè)計小模數(shù)，適當(dāng)增加齒數(shù)，從而使嚙合系數(shù)增大，以保持齒輪傳動的平穩(wěn)性。

（2）對齒輪齒寬的設(shè)計，在保障齒輪強(qiáng)度允許的條件下，適當(dāng)?shù)臏p小齒輪的齒寬，從而降低噪聲振動。

（3）對重合度的設(shè)計，可適當(dāng)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(shè)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(jié)束語

隨著生產(chǎn)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(chǎn)過程中齒輪中噪音的產(chǎn)生，并控制噪聲方可提高齒輪傳動的平穩(wěn)性，并減小傳動過程中的噪音，從而改善生產(chǎn)工作環(huán)境的同時，還提高了生產(chǎn)的精度要求，也使得生產(chǎn)效率大大提高。

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