齒輪噪音影響因素

1、齒輪噪音影響因素齒輪噪聲更準(zhǔn)確地稱為齒輪傳動噪聲，其聲源為齒輪嚙合傳動中的相互撞擊。齒輪傳動中的撞擊主要由齒輪嚙合剛性的周期性變化以及齒輪傳動誤差和安裝誤差引起。齒輪嚙合剛性的周期性變化對傳動噪聲的影響嚙合剛性的變化是指齒輪傳動中因同時嚙合齒數(shù)不同而引起嚙合輪齒承受載荷的變化，并由此引起輪齒變形量的變化。在直齒輪傳動中，嚙合線上的同時嚙合齒數(shù)在12對之間變化，而其傳動的扭矩近似恒定。因此，當(dāng)一對輪齒嚙合時，全部載荷均作用于該對輪齒，其變形量較大；當(dāng)兩對輪齒嚙合時，載荷由兩對輪齒共同承擔(dān),每對輪齒的負荷減半，此時輪齒變形量較小。這一結(jié)果使齒輪的實際嚙合點并非總是處于嚙合線的理論嚙合位置，由此產(chǎn)生

2、的傳動誤差使輸出軸的運動滯后于輸入軸的運動。主、被動齒輪在嚙合線外進入嚙合時，其速度的瞬時差異造成在被動齒輪齒頂處產(chǎn)生撞擊。在不同載荷下齒輪傳動產(chǎn)生的噪聲程度不同，原因在于不同載荷下輪齒產(chǎn)生的變形量不同，造成的撞擊程度不同。(2)齒輪傳動誤差和安裝誤差對傳動噪聲的影響齒輪傳動裝置空載運行時，傳動噪聲的影響因素主要是齒輪的加工誤差和安裝誤差,包括齒形誤差、齒距誤差、齒圈跳動、安裝后齒輪的軸線度、平行度及中心距誤差等。當(dāng)然這些誤差對傳動裝置在負載下運行的傳動噪聲也有影響。齒形誤差會引起與嚙合頻率相同的傳動誤差及噪聲，是引起嚙合頻率上噪聲分量的主要原因。中凹齒形是不能接受的，加工中應(yīng)盡量避免。齒距誤

3、差為隨機誤差，產(chǎn)生的噪聲頻率與嚙合頻率不同，不會提高嚙合頻率上的噪聲幅度，但會加寬齒輪噪聲音頻的帶寬。軸線在節(jié)平面上投影的不平行、齒向誤差以及軸在傳動負載下的變形會使輪齒在齒寬方向上的接觸長度縮短，造成嚙合剛性下降，由此產(chǎn)生的傳動誤差及齒輪傳動嚙合剛性的周期性變化是產(chǎn)生噪聲的另一原因，其對斜齒輪傳動影響更大。2控制齒輪噪聲的有效途徑齒輪修形2試驗證明，當(dāng)輪齒在進入嚙合和脫離嚙合區(qū)時，由于輪齒誤差和受載變形引起角速度的脈動變化而產(chǎn)生沖擊和噪聲，這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，即使是制造精度很高的齒輪也很難避免。過去人們總是力求使輪齒的精度盡可能地接近理論齒形，實踐證明，在高速大功率傳動時，符合理論齒形的輪齒反而

4、不能滿足要求。采用齒頂和齒根修緣、齒向修形后，有效改善輪齒的嚙合性能，降低齒輪噪聲。齒輪傳動中的撞擊是產(chǎn)生噪聲的主要原因，因此，消除或減小齒輪傳動中的撞擊是降低噪聲的有效途徑。采用齒輪修形能有效減小齒輪傳動中的撞擊，從而控制齒輪傳動噪聲，因此該方法在齒輪傳動設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用。齒輪修形在某些場合下比提高齒輪精度更為有效。雖然提高齒輪精度可以減小齒輪傳動誤差，降低齒輪傳動噪聲(尤其是空載狀態(tài)下的噪聲)，但在負載下可能會因輪齒變形而產(chǎn)生傳動誤差，且隨著載荷增加，傳動誤差及噪聲隨之增大，而采用齒輪修形卻能有效改善這一現(xiàn)象。齒輪傳動噪聲的成因及破解之法發(fā)布企業(yè)：上海漣恒精密機械有限公司會員：zhou

5、yaozhi傳統(tǒng)衡量齒輪傳動性能的兩個主要因素是：負載能力和疲勞壽命，往往將傳動噪音與傳動精度忽略掉。隨著ISO14000、ISO18000兩項標(biāo)準(zhǔn)的相繼頒布，控制齒輪傳動噪音這一因素的重要性日趨明顯，工業(yè)發(fā)展與需求對高精密設(shè)備的傳動誤差的要求也越來越嚴(yán)格（齒輪傳動側(cè)隙）。目前已知的齒輪噪音形成因素，大致可從設(shè)計、制造、安裝、使用維護等幾個方面分析。設(shè)計原因及對策齒輪精度等級齒輪傳動系統(tǒng)設(shè)計時，設(shè)計者往往從經(jīng)濟因素考慮，盡可能比較經(jīng)濟的確定齒輪精度等級，殊不知精度等級是齒輪產(chǎn)生噪聲等級與側(cè)隙的標(biāo)記。美國齒輪制造協(xié)會曾通過大量的齒輪研究，確定高精度等級齒輪比低精度等級齒輪產(chǎn)生的噪聲要小的多。因此

6、，在條件允許的情況下，應(yīng)盡可能提高齒輪的精度等級，來減小齒輪噪聲，減少傳動誤差。齒輪寬度在齒輪傳動系統(tǒng)允許時，增加齒寬，可以減少恒定扭矩下的單位負荷。降低輪齒撓曲，減少噪聲激勵，從而降低傳動噪聲。德國H奧帕茲的研究表明，扭矩恒定時，小齒寬比大齒寬噪聲曲線梯度高。同時增長齒寬能加大齒輪的承載能力。齒距和壓力角小齒距能保證有較多的輪齒同時接觸，齒輪重疊增多，減少單個齒輪撓曲，降低傳動噪聲，提高傳動精度。較小的壓力角由于齒輪接觸角和橫向重疊比都比較大，因此運轉(zhuǎn)噪聲小、精度高。運轉(zhuǎn)速度根據(jù)德國H奧帕茲的試驗研究表明，隨著齒輪運轉(zhuǎn)速度增加，噪聲等級升高。齒輪箱結(jié)構(gòu)試驗研究表明，采用圓筒形箱體對減震有利，

7、在其他條件相同的情況下，普通結(jié)構(gòu)齒輪箱體的噪聲級比圓筒形箱體噪聲級平均高6dB。對齒輪箱體進行共振測試，找出共振位置，增加適當(dāng)?shù)慕顥l（板），可以明顯地減少振動，降低噪聲。多級齒輪傳動時要求瞬時傳動比的變化盡量小，已保證傳動平穩(wěn)，沖擊及振動小，噪聲低。齒輪聲輻射特征分析在選擇用不同結(jié)構(gòu)形式的齒輪時，對其特定結(jié)構(gòu)建立聲輻射模型，進行動力學(xué)分析，對齒輪傳動系統(tǒng)噪聲進行預(yù)先評估。以便根據(jù)使用者的不同要求（使用場所，是否無人操作，是否在城區(qū)內(nèi)，地上、地下建筑物有無特定要求，是否有噪聲防護，或無其他特定要求）去滿足。制造原因及對策誤差影響制造過程齒形誤差、齒距誤差、齒向誤差是導(dǎo)致傳動噪聲的主要誤差。也是齒

8、輪傳動精度難以保證的一個問題點。齒形誤差小、齒面粗糙度小的齒輪，在相同試驗條件下，其噪聲比普通齒輪要小10dB。齒距誤差小的齒輪，在相同試驗條件下，其噪聲級比普通齒輪要小6-12dB。但如果有齒距誤差存在，負載對齒輪噪聲的影響將會減少。齒向誤差將導(dǎo)致傳動功率不是全齒寬傳遞，接觸區(qū)轉(zhuǎn)向齒的這端面或那個端面，因局部受力增大輪齒撓曲，導(dǎo)致噪聲級提高。但在高負載時，齒變形可以部分彌補齒向誤差。齒輪噪聲的產(chǎn)生與傳動精度有很直接的關(guān)系。裝配同心度和動平衡裝配不同心將導(dǎo)致軸系運轉(zhuǎn)的不平衡，且由于齒論嚙合半邊松半邊緊，共同導(dǎo)致噪聲加劇。高精度齒輪傳動裝配時的不平衡將嚴(yán)重影響傳動系統(tǒng)精度。3齒面硬度隨著齒輪硬齒

9、面技術(shù)的發(fā)展，其承載能力大、體積小、重量輕、傳動精度高等特點使其應(yīng)用領(lǐng)域日趨廣泛。但為獲得硬齒面采用的滲碳淬硬使齒輪產(chǎn)生變形，導(dǎo)致齒輪傳動噪聲增大，壽命縮短。為減少噪聲，需對齒面進行精加工。目前除采用傳統(tǒng)的磨齒方法外，又發(fā)展出一種硬齒面刮削方法，通過修正齒頂和齒根，或把主被動輪的齒形都調(diào)小，來減少齒輪嚙入與嚙出沖擊，從而減少齒輪傳動噪音。4系統(tǒng)指標(biāo)檢定在裝配前零部件的加工精度及對零部件的選配方法（完全互換，分組選配，單件選配等），將會影響到系統(tǒng)裝配后的精度等級，其噪聲等級也在影響范圍之內(nèi)，因此，裝配后對系統(tǒng)各項指標(biāo)進行檢定（或標(biāo)定），對控制系統(tǒng)噪聲是很關(guān)鍵的。安裝原因及對策1減振和阻斷措施對齒

10、輪傳動系統(tǒng)在安裝時應(yīng)盡量避免機身與基礎(chǔ)支撐及連接件之間發(fā)生共振，產(chǎn)生噪聲。齒輪傳動系統(tǒng)常常會發(fā)生一只或幾只齒輪在某些速度范圍內(nèi)產(chǎn)生共振，除設(shè)計原因外，與安裝時未經(jīng)空試揪出共振位置。并采取相應(yīng)減振或阻斷措施有直接關(guān)系。某些要求低傳動噪聲和振動的齒輪傳動系統(tǒng)（如檢測儀器），應(yīng)選用高韌性，高阻尼的基礎(chǔ)材料（如冶金設(shè)計研究院研制的環(huán)氧樹脂砂漿基礎(chǔ)材料）來減少噪聲和振動的發(fā)生。2幾何精度調(diào)整由于安裝時幾何精度未達到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，導(dǎo)致傳動系統(tǒng)發(fā)生共振，從而產(chǎn)生噪聲，這就應(yīng)該在改善安裝工藝，增加工裝，保證裝配人員的整體素質(zhì)有直接關(guān)系。3零部件松動在安裝時由于個別零部件的松動（如軸承預(yù)緊機構(gòu)，軸系定位機構(gòu)，

11、撥叉限位機構(gòu)等），導(dǎo)致系統(tǒng)定位不準(zhǔn)，非正常位置嚙合，軸系移動，產(chǎn)生振動和噪聲。這一系列需從設(shè)計結(jié)構(gòu)出發(fā)，盡量保證各機構(gòu)的聯(lián)接穩(wěn)定，采用多種聯(lián)接方式。4傳動部件損壞在安裝時由于不當(dāng)操作損傷傳動部件，導(dǎo)致系統(tǒng)運動不準(zhǔn)確或運動失穩(wěn)；高速運動部件由于受損導(dǎo)致油膜振動；人為造成運動件動不平衡；都產(chǎn)生振動和噪聲。這些原因在安裝過程中都是必須注意和盡量避免的。對無法修復(fù)的損傷零部件，必須予以更換，以保證系統(tǒng)獲得穩(wěn)定的噪聲等級。使用維護原因及對策對齒輪傳動系統(tǒng)正確的使用維護雖不能降低系統(tǒng)噪聲等級，保證傳遞精度，但卻能防止其指標(biāo)劣化，增大使用壽命。1傳動系統(tǒng)內(nèi)部清潔傳動系統(tǒng)內(nèi)部的清潔是保證齒輪正常運轉(zhuǎn)的基本條件

12、，任何雜質(zhì)污物的進入都將影響并損傷齒輪傳動系統(tǒng)，最終導(dǎo)致噪聲的產(chǎn)生，損壞傳動系統(tǒng)。2系統(tǒng)正常工作的工作溫度保證傳動系統(tǒng)正常的工作溫度，防止系統(tǒng)因過大的溫升產(chǎn)生變形，導(dǎo)致非正常嚙合，可以防止噪聲的增大。3及時的潤滑和正確使用油品不認(rèn)真的潤滑和錯誤的使用潤滑油脂都將對系統(tǒng)產(chǎn)生不可估量的損害。保證系統(tǒng)得到及時正確的潤滑，可使系統(tǒng)保持在一定的噪聲等級范圍內(nèi)，延緩劣化趨勢。高速運轉(zhuǎn)的齒輪，齒面摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱能，潤滑不當(dāng)，將會導(dǎo)致輪齒的損傷，影響精度，噪聲亦會增大。設(shè)計時要求齒輪副有適當(dāng)?shù)拈g隙（嚙合輪齒的非工作面間的間隙，以補償熱變形與貯存潤滑油脂）。對潤滑油脂的正確使用和選擇，可保證系統(tǒng)安全有效運行

13、，穩(wěn)定噪聲等級。4對齒輪運動系統(tǒng)的正確使用按照系統(tǒng)正常操作順序使用它，可以最大限度地避免系統(tǒng)的損傷及損壞，保證穩(wěn)定的噪聲等級。在系統(tǒng)的正常負載范圍使用系統(tǒng)，因為齒輪傳動系統(tǒng)傳動噪聲隨負載的增加而增大。5定期維護與保養(yǎng)定期的維護保養(yǎng)（換油，更換已磨損零部件，緊固件松動部件，清除系統(tǒng)內(nèi)部雜物，調(diào)整各部間隙至標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，檢定各項幾何精度等。）可以提高系統(tǒng)抵抗噪聲等級劣化能力，維持系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定。結(jié)論齒輪傳動噪聲控制是一個系統(tǒng)工程，它涉及了齒輪傳動設(shè)計，制造，安裝，使用維護直至更新的全過程，它不僅對設(shè)計者，生產(chǎn)制造者，也對安裝使用維護保養(yǎng)者提出了諸多要求，上述任何環(huán)節(jié)未受到有效控制，齒輪傳動噪聲控制都將

14、歸與失效。二、齒輪的工作特點（一）齒輪的接觸型式及摩擦特點：（見表）齒輪的接觸型式及摩擦特點：（見表）齒輪類型接觸形式主要摩擦特點正齒輪線滑動及滾動人字齒輪線滑動及滾動圓錐齒輪線滾動及滑動直齒線滾動及滑動曲齒線滾動及滑動蝸輪蝸桿點滑動雙曲線齒輪線滑動及滾動螺旋齒輪點滑動（二）齒輪的工作特點：不同類型的齒輪有著不同的工作特性，如：正齒輪傳動時，齒面接觸線是一條與軸線平行的直線，其輪齒的嚙合是沿整個齒寬同時接觸，或同時分開，所以容易引起沖擊和噪音。為了克服這種缺點，產(chǎn)生了斜齒、螺旋齒、曲齒、圓錐曲齒、雙曲線齒等傳動以達到傳動平穩(wěn)、減少沖擊和噪音等目的。同時這些齒輪在嚙合區(qū)內(nèi)，接觸線的總長要比直齒輪

15、長，且在同一時間內(nèi)，有幾個齒同時嚙合，嚙合的部分比直齒多，從而使齒面上的比壓降低，提高了齒輪傳動的承載能力，增長了使用壽命。（三）齒輪的工作條件隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，特種、重型、高速、強載設(shè)備的出現(xiàn)，齒輪的傳動條件越加苛刻，特別是汽車工業(yè)、航空工業(yè)等表現(xiàn)突出，其他一般工業(yè)齒輪裝置的減速箱、傳動箱工作條件較為緩和?？傊X輪在不同運轉(zhuǎn)工作條件下，齒輪的齒面嚙合壓力、齒輪的圓周速度40以及在工作時油的溫度等有較大的差異，其齒面嚙合承載的壓力為0.84Gpa，齒輪的圓周速度為5100m/s,其工作運轉(zhuǎn)時的油溫在200C之間。三、齒輪的損壞狀況（一）齒輪損壞的形式齒輪損壞的形式可分為四種類型：黏著磨損

16、、磨粒磨損、疲勞磨損、和腐蝕磨損。以上四種類型的磨損表現(xiàn)在不同的工作條件下（扭矩及速度等）（二）損壞的主要原因當(dāng)摩擦副在運轉(zhuǎn)過程中，其一是潤滑油因粘度小，速度太低，負荷太大，不能建立油膜；其二是圓周速度過大，負荷過重，產(chǎn)生滑動滾動、潤滑油的質(zhì)量等級差，粘度不合適、缺油等造成的不同程度黏著磨損；其三是潤滑系統(tǒng)內(nèi)混進外部的塵埃等微粒以及內(nèi)部磨屑、膠質(zhì)等雜質(zhì)造成微粒磨損；其四，在周期循環(huán)接觸應(yīng)力的反復(fù)作用下，使齒輪產(chǎn)生疲勞磨損，使表面材料產(chǎn)生點蝕、剝落以及斷裂；其五，潤滑系統(tǒng)內(nèi)混進水、金屬微粒、化學(xué)污染物、以及潤滑油的化學(xué)作用和氧的參予下等造成腐蝕磨損等?？傊X輪的損壞是齒輪在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生滑動、滾動、沖擊以及潤滑材料等介質(zhì)與摩擦副的相互作用下引起的擦傷、點蝕、斷裂等損壞。四、齒輪的潤滑（一）對齒輪潤滑油的主要質(zhì)量性能要求：1、適當(dāng)?shù)恼扯群土己玫恼硿匦阅?；粘度不能太低，不能形成?/p>