齿轮噪音的分析与控制

齿轮噪音的分析与控制

摘 要 齿轮噪音形成的原因有许多，本文主要从齿轮传动系统的设计、制造、安装和使用等方面分析了齿轮噪音产生的原因及降低齿轮噪音的措施。

关键词 齿轮噪音 产生原因 噪音控制

齿轮噪音准确地应称为齿轮传动噪音，是指啮合的齿轮对或齿轮组在传动时，由于相互的碰撞或摩擦激起齿轮体振动而辐射出来的噪声。齿轮噪音形成的原因有许多，下面主要从设计、制造、安装和使用维护等方面进行分析和探讨。

1、 设计方面

1.1精度等级

齿轮传动系统设计时，不能只从经济因素考虑，尽可能比较经济地来确定齿轮精度等级。美国齿轮制造协会曾通过大量的齿轮研究，确定高定度等级齿轮比低精度等级齿轮产生的噪音小得多。因此，只要经济条件允许，就应尽可能地提高齿轮精度等级，来降低齿轮噪声、减小传动误差。

1.2参数选择

选择齿轮参数时，应有利于降低齿轮传动的噪声。选择齿轮齿数时，应以多齿数为好，即中心距确定后，在满足齿根弯曲疲劳强度的前提下，尽量降低模数。由于d=m*z，当齿轮的分度圆直径d一定时，模数m越小，齿数z越多，增加了重合度，从而降低了齿轮传动噪声。同时由于模数降低，齿轮加工成本也会降低。另一方面，当齿轮模数不能降低时，应先考虑采用斜齿轮，同样也可以增加重合度，降低齿轮传动噪声。在斜齿轮的传动中，对于螺旋角的选择要求很高，原因是由于螺旋角较小，体现不出斜齿轮传动优势，而螺旋角越大，相应轴向力增大，所以一般要求螺旋角在8°～20°之间。而实际应用中，在较小传

动功率的条件下，螺旋角可稍大于16°为宜，这样降低噪音的效果更为明显，而且不会引起较大的温升。对于一般用途的齿轮传动，国标规定的标准压力角α=20°，但对于重合度接近于2的高速齿轮传动，推荐采用齿顶高系数1～1.2，压力角为16°～18°的齿轮，这样做可以增加齿轮的柔性，降低齿轮传动的噪音。

在齿轮传动允许时，增加齿宽，可以减少恒定扭矩下的单位负荷，降低轮齿挠曲，减少噪声激励，从而降低传动噪声。

1.3结构方面

齿轮尽可能避免采用实心结构，而应设计成腹板式结构，也就是只要强度满足要求，齿轮尽量减轻重量，这样可使齿轮的固有频率降低，从而降低啮合的噪声。同时，加强齿轮箱及轴类的刚性，也可降低传动噪声。

1.4旋转速度

齿轮旋转速度高，噪声大。设计时采用低速运转或低负荷齿轮的转速尽量要低，负荷尽量减轻，可减少噪声。

2、 制造方面

2.1误差影响

制造过程中的齿形误差、齿距误差、齿向噪声是导致传动噪声的主要误差，应当加以控制。

2.1.1齿形误差会引起与啮合频率相同的传动误差及噪音，是引起频率上噪声分量的主要原因。由于中凹齿形对于工件平稳性的影响很大，故加工中严格限制中凹齿形。为了降低噪声，可以采用修缘齿形、凸齿形等。

2.1.2齿距误差为随机误差，产生的噪声频率与啮合频率不同，不会提高啮合频率上的噪声幅度，但会加宽齿轮噪声音频的带宽。

2.1.3齿向噪声以及轴在传动负载下的变形会使轮齿面在齿宽方向上的接触长度缩短，造成啮合刚性下降。由此产生的传动误差及齿轮传动啮合刚性周期性变化，是产生噪声的原因之一，它对斜齿轮传动影响更大。

2.1.4采用齿面研磨、剃齿等手段减少齿面粗糙度值，对降低噪声有很好的效果。另外，在油中热身运转一段时间也可以改善齿面粗糙度，这对噪声也有降低作用。

2.2装配同心度与动平衡

装配质量对齿轮传动影响很大，选用同一台机床加工出来的左右旋齿轮组装，将有利于降低齿轮的啮合噪音。装配前要特别注意先清洗齿轮端面的毛刺，因为端面毛刺在啮合过程中直接产生噪声，若有条件，可对齿廓间作降低噪声修缘。

装配时不同心将导致轴系运转的不平衡，且由于齿轮半边松半边紧，共同导致噪声加剧。高精度齿轮传动装配时的不平衡，将严重影响传动系统精度。因此，装配时应当引起重视。

2.3系统指标检定

在装配前，零部件的加工精度及对零部件的选配方法（完全互换、分组选配、单件选配等）将影响到系统装配后的精度等级，其噪声等级也在影响范围之内。因此，装配后对系统各项指标进行检定，对控制系统噪声是非常关键的。

3、 安装方面

3.1减振和阻断措施

对于齿轮传动系统，在安装时应尽量避免机身与基础支撑及连接件之间发生共振，产生噪声。

3.2传度部件损毁

在安装时，应尽量避免由于操作不当损伤传动部件，导致体统运动不准确或运动失稳。

4、 使用维护方面

4.1传动系统内部要清洁

传动系统内部的清洁是保证齿轮正常运转的基本条件。任何杂质污物的进入都将会影响并损伤齿轮传动系统，最终导致噪音的产生，从而损坏传动系统。

4.2维持系统正常工作的温度

工作温升过大将会产生噪声。因此，因对工作温升引起注意和重视。

4.3及时润滑和正确使用油品

不正确的润滑和错误地使用润滑油脂都将对系统产生无法估计的损害。选择粘度高的润滑油，保证系统得到及时、正确的润滑，可使系统保持在一定的噪声等级范围内，延缓劣化趋势。

5、 结语

齿轮传动噪声控制是一个系统工程，它涉及了齿轮传动系统设计、制造、安装、使用维护直至更新的全过程。各个环节必须有效控制，才能降低齿轮传动噪声，提高齿轮承载能力和安全系数，延长齿轮工作

寿命。

摘录于豆丁网

二〇一一年一月三十日