淺談變速箱齒輪噪聲的分析和降噪方法

李艷敏

摘 要：該文主要根據(jù)齒輪嚙合噪聲產(chǎn)生的原理，分析變速箱齒輪制造精度對噪聲的影響，根據(jù)變速箱齒輪在實際生產(chǎn)中的使用，提出了幾點變速箱齒輪噪聲降噪設(shè)計和改進(jìn)方法，目的是能在實際工程機械生產(chǎn)過程中提高和改善齒輪質(zhì)量，降低齒輪運行的噪聲污染。

關(guān)鍵詞：變速箱 齒輪噪聲 降噪

中圖分類號：TH132.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（a）-0050-01

1 齒輪嚙合噪聲產(chǎn)生的原理

1.1 嚙合齒輪節(jié)

在嚙合齒輪的工作過程中，要保證齒輪的接觸點連續(xù)依次運轉(zhuǎn)，并且保證在NN上，齒輪1按照順時針方向成為主動輪，以ω1角速度運行；齒輪2按逆時針方向回轉(zhuǎn)成為被動輪，以ω2的角速度運行。傳動中兩齒輪從嚙合起點B1開始嚙合，當(dāng)兩個齒輪運行至NN嚙合線上的B2點時，兩個齒輪間會脫離接觸。在齒輪運行過程中，由于基圓展開角對應(yīng)的漸開線弧長不同，導(dǎo)致齒面之間出現(xiàn)相對滑動，滑動速度也發(fā)生改變，當(dāng)運動至B1與B2之間時，兩個齒輪之間的相對速度達(dá)到最大；當(dāng)滑動到節(jié)圓切點時，兩個滑輪間的相對速度減到最小。

嚙合齒輪的嚙合面由于相對滑動會產(chǎn)生摩擦力，相對滑動速度改變，相對摩擦力方向也隨著改變，節(jié)點力的動脈也隨之改變。在嚙合面上，脈動力大小與齒輪嚙合過程的傳動力、持續(xù)時間、齒輪的摩擦系數(shù)、回旋速度、相對滑動速度等成正比。齒輪表面的粗糙度較高，齒輪傳動時的功率越大，轉(zhuǎn)速越高時，兩個齒輪之間的脈動力將越大。實際操作過程中，由于受到脈動力的沖擊，齒輪嚙合面會產(chǎn)生噪聲，具體情況如圖1。

1.2 齒輪不平衡振動產(chǎn)生噪聲

齒輪以及相關(guān)的旋件在制造和安裝過程中不平衡會使齒輪產(chǎn)生不平衡振動噪聲，其是一種整體慣性力。整體慣性力造成齒輪在轉(zhuǎn)動時出現(xiàn)不平衡的振動和低頻率的振動，然后就會產(chǎn)生噪聲。不平衡振動產(chǎn)生的噪聲會通過固體和空氣傳播出去。

1.3 齒輪嚙合沖擊

在嚙合過程中，齒輪會產(chǎn)生一定的彈性變形，在靜止時，正常齒輪會受力產(chǎn)生一定的變形，在嚙合過程中，齒輪會由于負(fù)載變化、荷載量較少，在嚙合后齒輪會向荷載位置恢復(fù)形變。當(dāng)突然遇到外界加速度之后，比較容易同原因齒輪產(chǎn)生嚙合現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生形變，嚴(yán)重影響齒輪的整體性能。

2 變速箱齒輪制造精度對噪聲的影響

2.1 齒距累積誤差

齒輪累積誤差主要是齒輪運行時間較長產(chǎn)生的，齒輪在嚙合過程中，累積誤差表現(xiàn)為每周一正一負(fù)，使齒輪發(fā)生擺動，變速箱齒輪在擺動過程中會產(chǎn)生不同程度的噪聲。

2.2 齒距偏差

齒距偏差是齒輪產(chǎn)生噪聲的主要影響因素，齒輪偏差導(dǎo)致齒輪間產(chǎn)生振動，實際生產(chǎn)過程中，齒距偏差使齒輪嚙合過程中剛度變化增大，并發(fā)生相互抵消或增強，不僅嚴(yán)重影響齒輪運轉(zhuǎn)的效果，同時會產(chǎn)生噪聲。齒距偏差使齒輪嚙合過程中摩擦力增大，直接導(dǎo)致沖擊噪聲加大。

2.3 徑向跳動與齒廓總偏差

齒圈之間的徑向跳動和齒廓間的總偏差在變速箱齒輪嚙合過程中會產(chǎn)生多次沖擊性的振動，齒輪間嚙合過程中，齒輪的精度越低，產(chǎn)生的噪聲強度會越大。

3 變速箱齒輪噪聲降噪設(shè)計和改進(jìn)方法

3.1 齒輪重疊系數(shù)和變位系數(shù)

齒輪間的穩(wěn)定性與齒輪嚙合重疊系數(shù)呈正比，隨著齒輪嚙合重疊系數(shù)的增加，齒輪噪聲會越小，這是調(diào)節(jié)齒輪重疊系數(shù)的基本原則，在調(diào)整和設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)首先選用斜齒輪傳動，加大齒輪嚙合段和齒輪剛度，提高齒輪對噪聲的控制。齒輪的變位系數(shù)在很大程度上會制約齒輪強度，提高齒輪吻合效果，影響齒輪之間的嚙合噪聲。

3.2 齒輪模數(shù)和齒數(shù)設(shè)計改進(jìn)方法

齒輪的模數(shù)與剛性在設(shè)計過程中存在著密切關(guān)系，在改進(jìn)過程中，傳動功率越大，齒輪發(fā)生變形的可能性就比較大；模數(shù)越大，噪聲越小。實際運行時，荷載比較小的齒輪，為了提高經(jīng)濟(jì)效益，設(shè)計模數(shù)就會比較少。

3.3 齒廓修形

在受荷載情況下，齒輪運行時會產(chǎn)生變形。研究表明，齒輪齒廓形狀對齒輪噪聲的強弱有很大的影響，齒廓修形可以分為修根、修緣和修K形齒。在對嚙合齒輪進(jìn)行修形時，設(shè)計人員要對形狀偏離進(jìn)行有意識的修改，保證齒根與齒頂進(jìn)行修削。

3.4 其他降噪改進(jìn)方法

齒輪降噪設(shè)計改進(jìn)還包括螺旋線修形、精度等級及粗糙度改進(jìn)、采用細(xì)高齒。螺旋線修形過程中主要按照齒線的方向進(jìn)行齒面微量修削，保持齒面形狀和原有齒形的偏差；精度等級和齒面粗糙度在很大程度上會影響齒輪噪聲的產(chǎn)生，齒輪進(jìn)行輕載過程中的嚙合誤差較小，重載過程相反。在精度等級調(diào)節(jié)時，會大大降低齒輪噪聲。設(shè)計人員應(yīng)適當(dāng)采用潤滑劑，較小齒面間的摩擦力，降低噪聲強度。

4 結(jié)語

在我國工程機械生產(chǎn)制造中，變速箱齒輪噪聲的分析降噪具有非常重要的作用。綜上所述變速箱齒輪制造精度對噪聲的影響主要有以下三個因素：齒距累積誤差、齒距偏差、徑向跳動與齒廓總偏差。變速箱齒輪噪聲降噪設(shè)計和改進(jìn)方法包括以下內(nèi)容：齒輪重疊系數(shù)和變位系數(shù)、齒輪模數(shù)和齒數(shù)改進(jìn)、齒廓修形、螺旋線修形、精度等級及粗糙度改進(jìn)、采用細(xì)高齒等。在進(jìn)行降噪處理時，設(shè)計人員應(yīng)熟悉齒輪嚙合噪聲產(chǎn)生的原理、實際的工作環(huán)境及用途，合理選用降噪方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄧小君，楊自明.談?wù)匌X輪傳動中的減振降噪[J].水利電力機械，2000（3）.

[2] 黃開有.齒輪傳動機理分析與控制對策[J].現(xiàn)代機械，2005（1）.endprint

摘 要：該文主要根據(jù)齒輪嚙合噪聲產(chǎn)生的原理，分析變速箱齒輪制造精度對噪聲的影響，根據(jù)變速箱齒輪在實際生產(chǎn)中的使用，提出了幾點變速箱齒輪噪聲降噪設(shè)計和改進(jìn)方法，目的是能在實際工程機械生產(chǎn)過程中提高和改善齒輪質(zhì)量，降低齒輪運行的噪聲污染。

關(guān)鍵詞：變速箱 齒輪噪聲 降噪

中圖分類號：TH132.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（a）-0050-01

1 齒輪嚙合噪聲產(chǎn)生的原理

1.1 嚙合齒輪節(jié)

在嚙合齒輪的工作過程中，要保證齒輪的接觸點連續(xù)依次運轉(zhuǎn)，并且保證在NN上，齒輪1按照順時針方向成為主動輪，以ω1角速度運行；齒輪2按逆時針方向回轉(zhuǎn)成為被動輪，以ω2的角速度運行。傳動中兩齒輪從嚙合起點B1開始嚙合，當(dāng)兩個齒輪運行至NN嚙合線上的B2點時，兩個齒輪間會脫離接觸。在齒輪運行過程中，由于基圓展開角對應(yīng)的漸開線弧長不同，導(dǎo)致齒面之間出現(xiàn)相對滑動，滑動速度也發(fā)生改變，當(dāng)運動至B1與B2之間時，兩個齒輪之間的相對速度達(dá)到最大；當(dāng)滑動到節(jié)圓切點時，兩個滑輪間的相對速度減到最小。

嚙合齒輪的嚙合面由于相對滑動會產(chǎn)生摩擦力，相對滑動速度改變，相對摩擦力方向也隨著改變，節(jié)點力的動脈也隨之改變。在嚙合面上，脈動力大小與齒輪嚙合過程的傳動力、持續(xù)時間、齒輪的摩擦系數(shù)、回旋速度、相對滑動速度等成正比。齒輪表面的粗糙度較高，齒輪傳動時的功率越大，轉(zhuǎn)速越高時，兩個齒輪之間的脈動力將越大。實際操作過程中，由于受到脈動力的沖擊，齒輪嚙合面會產(chǎn)生噪聲，具體情況如圖1。

1.2 齒輪不平衡振動產(chǎn)生噪聲

齒輪以及相關(guān)的旋件在制造和安裝過程中不平衡會使齒輪產(chǎn)生不平衡振動噪聲，其是一種整體慣性力。整體慣性力造成齒輪在轉(zhuǎn)動時出現(xiàn)不平衡的振動和低頻率的振動，然后就會產(chǎn)生噪聲。不平衡振動產(chǎn)生的噪聲會通過固體和空氣傳播出去。

1.3 齒輪嚙合沖擊

在嚙合過程中，齒輪會產(chǎn)生一定的彈性變形，在靜止時，正常齒輪會受力產(chǎn)生一定的變形，在嚙合過程中，齒輪會由于負(fù)載變化、荷載量較少，在嚙合后齒輪會向荷載位置恢復(fù)形變。當(dāng)突然遇到外界加速度之后，比較容易同原因齒輪產(chǎn)生嚙合現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生形變，嚴(yán)重影響齒輪的整體性能。

2 變速箱齒輪制造精度對噪聲的影響

2.1 齒距累積誤差

齒輪累積誤差主要是齒輪運行時間較長產(chǎn)生的，齒輪在嚙合過程中，累積誤差表現(xiàn)為每周一正一負(fù)，使齒輪發(fā)生擺動，變速箱齒輪在擺動過程中會產(chǎn)生不同程度的噪聲。

2.2 齒距偏差

齒距偏差是齒輪產(chǎn)生噪聲的主要影響因素，齒輪偏差導(dǎo)致齒輪間產(chǎn)生振動，實際生產(chǎn)過程中，齒距偏差使齒輪嚙合過程中剛度變化增大，并發(fā)生相互抵消或增強，不僅嚴(yán)重影響齒輪運轉(zhuǎn)的效果，同時會產(chǎn)生噪聲。齒距偏差使齒輪嚙合過程中摩擦力增大，直接導(dǎo)致沖擊噪聲加大。

2.3 徑向跳動與齒廓總偏差

齒圈之間的徑向跳動和齒廓間的總偏差在變速箱齒輪嚙合過程中會產(chǎn)生多次沖擊性的振動，齒輪間嚙合過程中，齒輪的精度越低，產(chǎn)生的噪聲強度會越大。

3 變速箱齒輪噪聲降噪設(shè)計和改進(jìn)方法

3.1 齒輪重疊系數(shù)和變位系數(shù)

齒輪間的穩(wěn)定性與齒輪嚙合重疊系數(shù)呈正比，隨著齒輪嚙合重疊系數(shù)的增加，齒輪噪聲會越小，這是調(diào)節(jié)齒輪重疊系數(shù)的基本原則，在調(diào)整和設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)首先選用斜齒輪傳動，加大齒輪嚙合段和齒輪剛度，提高齒輪對噪聲的控制。齒輪的變位系數(shù)在很大程度上會制約齒輪強度，提高齒輪吻合效果，影響齒輪之間的嚙合噪聲。

3.2 齒輪模數(shù)和齒數(shù)設(shè)計改進(jìn)方法

齒輪的模數(shù)與剛性在設(shè)計過程中存在著密切關(guān)系，在改進(jìn)過程中，傳動功率越大，齒輪發(fā)生變形的可能性就比較大；模數(shù)越大，噪聲越小。實際運行時，荷載比較小的齒輪，為了提高經(jīng)濟(jì)效益，設(shè)計模數(shù)就會比較少。

3.3 齒廓修形

在受荷載情況下，齒輪運行時會產(chǎn)生變形。研究表明，齒輪齒廓形狀對齒輪噪聲的強弱有很大的影響，齒廓修形可以分為修根、修緣和修K形齒。在對嚙合齒輪進(jìn)行修形時，設(shè)計人員要對形狀偏離進(jìn)行有意識的修改，保證齒根與齒頂進(jìn)行修削。

3.4 其他降噪改進(jìn)方法

齒輪降噪設(shè)計改進(jìn)還包括螺旋線修形、精度等級及粗糙度改進(jìn)、采用細(xì)高齒。螺旋線修形過程中主要按照齒線的方向進(jìn)行齒面微量修削，保持齒面形狀和原有齒形的偏差；精度等級和齒面粗糙度在很大程度上會影響齒輪噪聲的產(chǎn)生，齒輪進(jìn)行輕載過程中的嚙合誤差較小，重載過程相反。在精度等級調(diào)節(jié)時，會大大降低齒輪噪聲。設(shè)計人員應(yīng)適當(dāng)采用潤滑劑，較小齒面間的摩擦力，降低噪聲強度。

4 結(jié)語

在我國工程機械生產(chǎn)制造中，變速箱齒輪噪聲的分析降噪具有非常重要的作用。綜上所述變速箱齒輪制造精度對噪聲的影響主要有以下三個因素：齒距累積誤差、齒距偏差、徑向跳動與齒廓總偏差。變速箱齒輪噪聲降噪設(shè)計和改進(jìn)方法包括以下內(nèi)容：齒輪重疊系數(shù)和變位系數(shù)、齒輪模數(shù)和齒數(shù)改進(jìn)、齒廓修形、螺旋線修形、精度等級及粗糙度改進(jìn)、采用細(xì)高齒等。在進(jìn)行降噪處理時，設(shè)計人員應(yīng)熟悉齒輪嚙合噪聲產(chǎn)生的原理、實際的工作環(huán)境及用途，合理選用降噪方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄧小君，楊自明.談?wù)匌X輪傳動中的減振降噪[J].水利電力機械，2000（3）.

[2] 黃開有.齒輪傳動機理分析與控制對策[J].現(xiàn)代機械，2005（1）.endprint

摘 要：該文主要根據(jù)齒輪嚙合噪聲產(chǎn)生的原理，分析變速箱齒輪制造精度對噪聲的影響，根據(jù)變速箱齒輪在實際生產(chǎn)中的使用，提出了幾點變速箱齒輪噪聲降噪設(shè)計和改進(jìn)方法，目的是能在實際工程機械生產(chǎn)過程中提高和改善齒輪質(zhì)量，降低齒輪運行的噪聲污染。

關(guān)鍵詞：變速箱 齒輪噪聲 降噪

中圖分類號：TH132.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（a）-0050-01

1 齒輪嚙合噪聲產(chǎn)生的原理

1.1 嚙合齒輪節(jié)

在嚙合齒輪的工作過程中，要保證齒輪的接觸點連續(xù)依次運轉(zhuǎn)，并且保證在NN上，齒輪1按照順時針方向成為主動輪，以ω1角速度運行；齒輪2按逆時針方向回轉(zhuǎn)成為被動輪，以ω2的角速度運行。傳動中兩齒輪從嚙合起點B1開始嚙合，當(dāng)兩個齒輪運行至NN嚙合線上的B2點時，兩個齒輪間會脫離接觸。在齒輪運行過程中，由于基圓展開角對應(yīng)的漸開線弧長不同，導(dǎo)致齒面之間出現(xiàn)相對滑動，滑動速度也發(fā)生改變，當(dāng)運動至B1與B2之間時，兩個齒輪之間的相對速度達(dá)到最大；當(dāng)滑動到節(jié)圓切點時，兩個滑輪間的相對速度減到最小。

嚙合齒輪的嚙合面由于相對滑動會產(chǎn)生摩擦力，相對滑動速度改變，相對摩擦力方向也隨著改變，節(jié)點力的動脈也隨之改變。在嚙合面上，脈動力大小與齒輪嚙合過程的傳動力、持續(xù)時間、齒輪的摩擦系數(shù)、回旋速度、相對滑動速度等成正比。齒輪表面的粗糙度較高，齒輪傳動時的功率越大，轉(zhuǎn)速越高時，兩個齒輪之間的脈動力將越大。實際操作過程中，由于受到脈動力的沖擊，齒輪嚙合面會產(chǎn)生噪聲，具體情況如圖1。

1.2 齒輪不平衡振動產(chǎn)生噪聲

齒輪以及相關(guān)的旋件在制造和安裝過程中不平衡會使齒輪產(chǎn)生不平衡振動噪聲，其是一種整體慣性力。整體慣性力造成齒輪在轉(zhuǎn)動時出現(xiàn)不平衡的振動和低頻率的振動，然后就會產(chǎn)生噪聲。不平衡振動產(chǎn)生的噪聲會通過固體和空氣傳播出去。

1.3 齒輪嚙合沖擊

在嚙合過程中，齒輪會產(chǎn)生一定的彈性變形，在靜止時，正常齒輪會受力產(chǎn)生一定的變形，在嚙合過程中，齒輪會由于負(fù)載變化、荷載量較少，在嚙合后齒輪會向荷載位置恢復(fù)形變。當(dāng)突然遇到外界加速度之后，比較容易同原因齒輪產(chǎn)生嚙合現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生形變，嚴(yán)重影響齒輪的整體性能。

2 變速箱齒輪制造精度對噪聲的影響

2.1 齒距累積誤差

齒輪累積誤差主要是齒輪運行時間較長產(chǎn)生的，齒輪在嚙合過程中，累積誤差表現(xiàn)為每周一正一負(fù)，使齒輪發(fā)生擺動，變速箱齒輪在擺動過程中會產(chǎn)生不同程度的噪聲。

2.2 齒距偏差

齒距偏差是齒輪產(chǎn)生噪聲的主要影響因素，齒輪偏差導(dǎo)致齒輪間產(chǎn)生振動，實際生產(chǎn)過程中，齒距偏差使齒輪嚙合過程中剛度變化增大，并發(fā)生相互抵消或增強，不僅嚴(yán)重影響齒輪運轉(zhuǎn)的效果，同時會產(chǎn)生噪聲。齒距偏差使齒輪嚙合過程中摩擦力增大，直接導(dǎo)致沖擊噪聲加大。

2.3 徑向跳動與齒廓總偏差

齒圈之間的徑向跳動和齒廓間的總偏差在變速箱齒輪嚙合過程中會產(chǎn)生多次沖擊性的振動，齒輪間嚙合過程中，齒輪的精度越低，產(chǎn)生的噪聲強度會越大。

3 變速箱齒輪噪聲降噪設(shè)計和改進(jìn)方法

3.1 齒輪重疊系數(shù)和變位系數(shù)

齒輪間的穩(wěn)定性與齒輪嚙合重疊系數(shù)呈正比，隨著齒輪嚙合重疊系數(shù)的增加，齒輪噪聲會越小，這是調(diào)節(jié)齒輪重疊系數(shù)的基本原則，在調(diào)整和設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)首先選用斜齒輪傳動，加大齒輪嚙合段和齒輪剛度，提高齒輪對噪聲的控制。齒輪的變位系數(shù)在很大程度上會制約齒輪強度，提高齒輪吻合效果，影響齒輪之間的嚙合噪聲。

3.2 齒輪模數(shù)和齒數(shù)設(shè)計改進(jìn)方法

齒輪的模數(shù)與剛性在設(shè)計過程中存在著密切關(guān)系，在改進(jìn)過程中，傳動功率越大，齒輪發(fā)生變形的可能性就比較大；模數(shù)越大，噪聲越小。實際運行時，荷載比較小的齒輪，為了提高經(jīng)濟(jì)效益，設(shè)計模數(shù)就會比較少。

3.3 齒廓修形

在受荷載情況下，齒輪運行時會產(chǎn)生變形。研究表明，齒輪齒廓形狀對齒輪噪聲的強弱有很大的影響，齒廓修形可以分為修根、修緣和修K形齒。在對嚙合齒輪進(jìn)行修形時，設(shè)計人員要對形狀偏離進(jìn)行有意識的修改，保證齒根與齒頂進(jìn)行修削。

3.4 其他降噪改進(jìn)方法

齒輪降噪設(shè)計改進(jìn)還包括螺旋線修形、精度等級及粗糙度改進(jìn)、采用細(xì)高齒。螺旋線修形過程中主要按照齒線的方向進(jìn)行齒面微量修削，保持齒面形狀和原有齒形的偏差；精度等級和齒面粗糙度在很大程度上會影響齒輪噪聲的產(chǎn)生，齒輪進(jìn)行輕載過程中的嚙合誤差較小，重載過程相反。在精度等級調(diào)節(jié)時，會大大降低齒輪噪聲。設(shè)計人員應(yīng)適當(dāng)采用潤滑劑，較小齒面間的摩擦力，降低噪聲強度。

4 結(jié)語

在我國工程機械生產(chǎn)制造中，變速箱齒輪噪聲的分析降噪具有非常重要的作用。綜上所述變速箱齒輪制造精度對噪聲的影響主要有以下三個因素：齒距累積誤差、齒距偏差、徑向跳動與齒廓總偏差。變速箱齒輪噪聲降噪設(shè)計和改進(jìn)方法包括以下內(nèi)容：齒輪重疊系數(shù)和變位系數(shù)、齒輪模數(shù)和齒數(shù)改進(jìn)、齒廓修形、螺旋線修形、精度等級及粗糙度改進(jìn)、采用細(xì)高齒等。在進(jìn)行降噪處理時，設(shè)計人員應(yīng)熟悉齒輪嚙合噪聲產(chǎn)生的原理、實際的工作環(huán)境及用途，合理選用降噪方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄧小君，楊自明.談?wù)匌X輪傳動中的減振降噪[J].水利電力機械，2000（3）.

[2] 黃開有.齒輪傳動機理分析與控制對策[J].現(xiàn)代機械，2005（1）.endprint