探討在機械傳動中齒輪減速器的降噪問題

陳國彥 王海艷

【摘要】隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對生活品質(zhì)的要求越來越高，同時對生活的環(huán)境也有了新的要求，影響人們的生活的噪聲源頭也引起了人們的關(guān)注。齒輪噪聲是機械噪聲主要來源，所以如何降低減速器的噪音成為機械傳動設(shè)備需要解決的問題。本文就是通過分析傳動中齒輪減速器產(chǎn)生噪聲的原因，同時提出相關(guān)的降低噪音的措施。

【關(guān)鍵詞】機械傳動；齒輪減速器；降噪

齒輪減速器[1]是常常應(yīng)用在機械傳動裝置中的一種裝置，一般是由不同的齒輪傳動機構(gòu)組成，使原動機的高速轉(zhuǎn)動為工作機提供所需的速度，這種機械傳動裝置在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛。我國是工業(yè)大國，機械設(shè)備的數(shù)量和產(chǎn)量在逐漸增加，所以配套的減速器數(shù)量、規(guī)格和品種也隨之增多。因為傳動設(shè)備適應(yīng)的情況與機械設(shè)備的工作性能、適用時間、能耗等情況緊密聯(lián)系。

一、分析影響傳動過程產(chǎn)生噪聲的相關(guān)因素

噪聲是指頻率不同、聲音的強度也各不相同的聲音。由于它沒有規(guī)律、無序的存在，人們對噪聲很厭煩，同時噪聲也會影響人們的生活品質(zhì)，不利于人們的身體健康，如果長時間受噪聲影響，一般會出現(xiàn)睡眠質(zhì)量下降、工作效率降低的情況，嚴重的甚至?xí)＜吧踩?/p>

（一）機械傳動的系統(tǒng)出現(xiàn)問題

機械傳動系統(tǒng)[2]的組合往往都比較復(fù)雜，齒輪箱就是其中復(fù)雜的傳動系統(tǒng)，因為力的不同形式的轉(zhuǎn)化，就會出現(xiàn)多種固定的頻率，這也就形成了多樣的振動。學(xué)習(xí)物理課程的過程中，我們都清楚振動就是產(chǎn)生聲音的源頭，只要有振動都會產(chǎn)生聲音。而在機械傳動的過程中就會出現(xiàn)振動，出現(xiàn)振動使傳動系統(tǒng)的誤差存在，從而產(chǎn)生了噪聲。

（二）齒動傳動過程產(chǎn)生誤差

齒輪間的大小不相符或者漸開線的數(shù)據(jù)錯誤就會使齒輪產(chǎn)生振動形成無規(guī)律的聲音，出現(xiàn)噪音。齒輪噪聲的大小與齒輪傳動中的振動幅度和振動頻率大小緊密相關(guān)，他們是噪聲研究中重要的研究對象。從實際生活的經(jīng)驗可以知道，影響機械齒輪振動的因素比較多，或許可以通過改進其他方式來減少不必要的噪聲。由此可見齒輪在機械傳動過程中的作用不容忽視，產(chǎn)生噪聲的干擾因素需要去解決，這樣可以更好的進行機械運作。

二、分析齒輪減速器產(chǎn)生噪音的原因

（一）參數(shù)因素

衡量設(shè)計和加工質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)是齒輪數(shù)據(jù)的精度，如果都是生產(chǎn)要求比較嚴格的高精度齒輪，那么機械傳動過程中就不會有那么多的噪聲產(chǎn)生。分析齒輪精度降低了標(biāo)準(zhǔn)主要原因，可以了解到在實際的生產(chǎn)過程中，為了降低生產(chǎn)成本，很多設(shè)計者會選擇不違反工作要求的前提下，設(shè)計出較多數(shù)量的精度相對較低的齒輪，這樣也成為了齒輪產(chǎn)生噪聲的重要原因，而且精度過低會使噪聲變大。

（二）精度因素

齒輪的嚙合程度主要是指齒輪在正常工作下的平穩(wěn)狀態(tài)。相對于齒輪瞬時變化的要求，一般經(jīng)過一定時間的運轉(zhuǎn)，齒輪就會出現(xiàn)轉(zhuǎn)角誤差，這樣就會出現(xiàn)不同程度的噪音。

齒輪間的接觸點精度是指兩個齒輪間的接觸點的大小，接觸點不同的大小會反映出齒輪在傳動過程中產(chǎn)生噪聲的大小，假如接觸點較小就會產(chǎn)生較大的噪聲，反之產(chǎn)生噪聲越小。齒輪的數(shù)據(jù)誤差會影響齒輪的精度，從而產(chǎn)生噪聲。

齒輪運動時傳遞的準(zhǔn)確性就是他的運動精度，一般在齒輪運動完一周后就會出現(xiàn)轉(zhuǎn)角誤差。如果齒輪的大小產(chǎn)生的誤差值累積較大，就會出現(xiàn)一些噪聲，當(dāng)累積的值不斷擴大時，就會影響齒輪的嚙合度，最終改變轉(zhuǎn)角速度，使噪聲變大。

（三）載荷的影響

我們將齒輪看做振動彈簧體系，齒輪本身作為作為質(zhì)量的振動系統(tǒng)。那么系統(tǒng)受到不同的沖擊載荷，產(chǎn)生齒輪圓周運動的扭轉(zhuǎn)振動，形成一種振動力。另外齒輪本身剛性較差就會產(chǎn)生周期振動噪聲。這種噪聲平穩(wěn)而不尖叫。

（四）共振現(xiàn)象的影響

齒輪由于剛性較差，本身有固定的振動頻率，當(dāng)和另一個齒輪進行嚙合時又會出現(xiàn)相同的振動頻率，這樣就出現(xiàn)了齒輪的共振現(xiàn)象，也就形成了噪聲。如果是開放式的齒輪傳動，那么加速產(chǎn)生的噪聲在齒輪產(chǎn)生沖擊的時候直接輻射出去，一般是在輪體、傳動軸等地方。對于閉式齒輪傳動，產(chǎn)生的噪聲會被反射到齒輪箱內(nèi)的空氣和潤滑油中，再通過齒輪箱輻射出來。自鳴噪聲就是通過傳動軸使支座，從而使齒輪箱箱壁的振動傳播出去，由此可見，自鳴噪聲是閉式齒輪傳動的主要來源。

（五）裝配的影響

在機械設(shè)備裝配的過程中，如果不同心就會影響齒輪的運轉(zhuǎn)平衡，另外齒輪半邊松半邊緊，同樣會使噪聲加劇。裝配時的不平衡會影響整個機械系統(tǒng)運動的精度。裝配前，零部件的加工精度及零件的配送方法，也會影響噪聲等級。

三、降噪的方法

（一）確保傳動系統(tǒng)內(nèi)部的整潔

對于傳動系統(tǒng)而言，保持系統(tǒng)內(nèi)部的清潔是齒輪正常運轉(zhuǎn)工作的前提。傳動系統(tǒng)會被內(nèi)部存在的任何雜物物質(zhì)影響，甚至?xí)霈F(xiàn)磨損，這也是產(chǎn)生噪聲的重要原因。所以為了更好的達到降噪要求，需要對傳動系統(tǒng)內(nèi)部進行全面的清潔。

（二）提高齒輪制造、裝配精度

齒輪的制造精度[3]和裝配精度會影響齒輪的嚙合程度，較高的精度要求能夠有效的改進噪聲的干擾。如果齒輪裝配未達到較高要求，會使它在傳動過程中產(chǎn)生較多噪聲，所以在裝配前需要對齒輪的端面進行洗凈，同時選擇相同的機床加工左右輪齒輪，這樣更有利于確保齒輪的嚙合度。

（三）及時潤滑和正確使用油品

雖然說潤滑油對機械的作用比較大，但是錯誤的潤滑方式和潤滑油脂種類也會對傳動系統(tǒng)產(chǎn)生影響。選擇質(zhì)量較高的潤滑油，同時采用正確的使用方式，這樣可以有效及時的使機械得到潤滑，確保系統(tǒng)噪聲在一定的控制等級內(nèi)，延緩機械設(shè)備的使用壽命。同時需要注意工作時溫度的變化，減少產(chǎn)生噪聲的機會。

（四）減少共振頻率

齒輪的傳動系統(tǒng)，機身容易在安裝過程中與基礎(chǔ)設(shè)備間產(chǎn)生共振，形成噪聲。齒輪的傳統(tǒng)系統(tǒng)會控制齒輪產(chǎn)生共振的速度，降低傳動噪聲，同時也可以選用高阻尼的制作材料來降低共振的頻率。

（五）齒形修護

齒輪的嚙合度容易受齒形的誤差影響，齒形不能完好的嚙合，齒輪的精度也會較低。為了降低噪聲的發(fā)生率，就需要對齒形的完善下工夫，可以選擇修補齒形的輔助品，使齒輪的嚙合點集中分布在局部區(qū)域內(nèi)，提高齒輪的嚙合精度。通過改善齒形的精度，同時準(zhǔn)確的安裝，這樣會大大提高傳動的精度，從而能夠降低噪聲的干擾

總結(jié)

機械運轉(zhuǎn)過程中的齒輪產(chǎn)生噪聲的原因有很多，為了找出降低噪聲的原因，提出相關(guān)的解決方法，本文通過分析了齒輪在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生噪聲的原理，發(fā)現(xiàn)機械運轉(zhuǎn)中齒輪的系統(tǒng)是一個復(fù)雜的過程，要想實現(xiàn)降低噪音的目的，需要從多個方面采取措施，它包括齒輪的材料、設(shè)計、制造、安裝、使用和維護等過程，同時對設(shè)計人員、制造人員以及安裝維護人員也提出了要求。如果在每一個環(huán)節(jié)能夠達到相應(yīng)的要求，那么降噪效果會更加明顯。

參考文獻

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