康鑫　程啟金　盧俊賓

摘 要：作為運(yùn)用最為廣泛的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)——齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。它有傳遞功率范圍大，傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)存在著的缺 點(diǎn)是，由于傳動(dòng)過(guò)程中總是存在著微小震動(dòng)，這一震動(dòng)產(chǎn)生的聲波便形成我們所說(shuō)的噪音，噪音的存在不僅影響周圍環(huán)境，更使得傳動(dòng)效率下降，機(jī)械的加工精度降低。因此這一問(wèn)題工作生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中較為突出，亟待解決。本文主要分析齒輪傳動(dòng)過(guò)程中的噪音的產(chǎn)生原因及其相關(guān)的簡(jiǎn)單的消除噪音的方法。

關(guān)鍵詞：齒輪傳動(dòng)；噪音；降噪措施

齒輪傳動(dòng)是很早就被運(yùn)用的一種機(jī)械傳動(dòng)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(guó)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(shí)至今日齒輪傳動(dòng)過(guò)程中的因相互的碰撞或摩擦產(chǎn)生的齒輪的振動(dòng)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(dòng)中存在的問(wèn)題。隨著人們對(duì)生產(chǎn)水平的提升以及生產(chǎn)過(guò)程要求的提高，我國(guó)《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(dòng)過(guò)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(dòng)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(dòng)中的噪音問(wèn)題尤為關(guān)鍵，下文對(duì)齒輪傳動(dòng)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(dòng)噪音

由于輪齒自身的高頻振動(dòng)，或齒輪間嚙合產(chǎn)生的嚙合沖力而發(fā)生的振動(dòng)，從而對(duì)周圍環(huán)境中的介質(zhì)產(chǎn)生擾動(dòng)，介質(zhì)的振動(dòng)便產(chǎn)生擾動(dòng)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(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)而產(chǎn)生的聲波即為自身噪音。

2.齒輪傳動(dòng)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(guò)高時(shí)，則此時(shí)齒輪的振動(dòng)頻率也較高，在這樣的高頻振動(dòng)下不僅擾動(dòng)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(wèn)題，應(yīng)注意自身轉(zhuǎn)速問(wèn)題的分析。

2.1.2齒輪齒形誤差的影響

齒形誤差對(duì)齒輪傳動(dòng)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(zhǎng)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(wèn)題。由此產(chǎn)生振動(dòng)和噪音。

2.1.3齒輪表面粗糙度

齒輪在嚙合過(guò)程中齒輪表面粗糙度使得兩齒輪間傳動(dòng)平穩(wěn)性降低進(jìn)而在其圓周平面上發(fā)生振動(dòng)，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(dòng)的振動(dòng)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(guò)大等齒輪自身問(wèn)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(shí)，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(shí)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(lái)的齒形，并賦予齒輪切向加速度。同時(shí)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(shí)無(wú)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(dòng)，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(gè)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(dòng)頻率使得與其嚙合齒輪產(chǎn)生相同的振動(dòng)頻率。齒輪的振動(dòng)頻率近乎與噪音大小呈正相關(guān)。

2.2.3輪齒間的潤(rùn)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(dòng)，從而產(chǎn)生噪音。

3.齒輪傳動(dòng)過(guò)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(chǎng)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(duì)齒輪做熱處理

由于熱處理可對(duì)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(rùn)滑措施

隨著潤(rùn)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(rùn)滑劑的添加過(guò)程，潤(rùn)滑時(shí)應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)的潤(rùn)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(dòng)，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(shí)接觸的輪齒數(shù)量要遠(yuǎn)多于直齒圓柱齒輪，因此其傳動(dòng)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(jì)參數(shù)

優(yōu)化設(shè)計(jì)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(duì)齒輪模數(shù)的設(shè)計(jì)，當(dāng)對(duì)于齒輪荷載要求偏低時(shí)可設(shè)計(jì)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(dòng)的平穩(wěn)性。

（2）對(duì)齒輪齒寬的設(shè)計(jì)，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(dòng)。

（3）對(duì)重合度的設(shè)計(jì)，可適當(dāng)增大重合度不僅可使齒輪傳動(dòng)的噪聲減小，也增加了齒輪的荷載能力。

（4）對(duì)齒輪直徑的設(shè)計(jì)，減小齒輪直徑，但齒輪的直徑較小時(shí)，激振力保持恒定，同時(shí)齒輪噪音也減小。

4.結(jié)束語(yǔ)

隨著生產(chǎn)水平的日益提高，齒輪傳動(dòng)過(guò)程中的噪音越來(lái)越不可輕視。減少生產(chǎn)過(guò)程中齒輪中噪音的產(chǎn)生，并控制噪聲方可提高齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性，并減小傳動(dòng)過(guò)程中的噪音，從而改善生產(chǎn)工作環(huán)境的同時(shí)，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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