1、齒輪傳動(dòng)噪聲的控制第1頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五1.前言在機(jī)械傳動(dòng)中，齒輪機(jī)構(gòu)由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比穩(wěn)定、傳遞功率大、傳動(dòng)效率高、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，因而使用十分廣泛。齒輪機(jī)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是振動(dòng)和噪聲較大。噪聲是各種不同頻率和聲強(qiáng)的無規(guī)律的、雜亂的組合。噪聲起源于振動(dòng)，其大小不僅決定于振源的傳遞和噪聲的輻射。控制噪聲最有效最根本的途徑是直接控制噪聲源，即使是對(duì)噪聲源的局部減弱，也將有助于對(duì)傳播途徑和接收者這兩方面噪聲控制工作的簡化，并將起到提高抑制噪聲的效果。因此降低噪聲的根本途徑在于控制振源，并減小噪聲的傳播。根據(jù)聲學(xué)理論和實(shí)踐可知，通過對(duì)齒輪噪聲、軸承動(dòng)噪聲和箱

2、體噪聲的控制，能有效地降低機(jī)械傳動(dòng)中的噪聲。第2頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五2.齒輪噪聲的控制齒輪經(jīng)長期運(yùn)轉(zhuǎn)，齒面磨損、咬傷和變形，嚙合時(shí)動(dòng)齒側(cè)間隙過大，嚙合不良，會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)、沖擊和噪聲，是機(jī)械傳動(dòng)噪聲的主要因素。第3頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五2.1 提高制造精度，降低表面粗糙度為提高制造精度，降低表面粗糙度，一般齒輪常采用滾剃珩加工工藝即可滿足要求：精度要求高時(shí)則要經(jīng)過磨齒。提高齒輪精度，主要是減小齒形誤差、齒向誤差、周節(jié)誤差。上述誤差與噪聲的大小有密切關(guān)系。第4頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五2.1.1 周節(jié)

3、誤差會(huì)造成嚙合沖擊和角速度變動(dòng)，高速時(shí)會(huì)引起強(qiáng)烈振動(dòng)和噪聲 主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的影響是不同的，從動(dòng)齒輪在嚙合起點(diǎn)處彎曲最大，由于周節(jié)誤差的影響，使齒的振動(dòng)時(shí)大時(shí)??；相反，主動(dòng)齒輪在嚙合終點(diǎn)處彎曲最大，周節(jié)誤差對(duì)振動(dòng)的影響較小，所以應(yīng)著重控制從動(dòng)齒輪的周節(jié)誤差。第5頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五2.1.2 齒向誤差會(huì)造成輪齒邊緣接觸而增大噪聲第6頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五2.1.3 齒形誤差對(duì)噪聲的影響很大，呈中凹形，影響更大。一般采用滾-剃-珩加工的齒輪，剃齒后齒形中凹，珩齒后的的齒形頂凸，齒根凹，在嚙合過程中引起瞬間回轉(zhuǎn)角的變化，傳動(dòng)不

4、平穩(wěn)，產(chǎn)生振動(dòng)和沖擊，在高速傳動(dòng)中發(fā)出很響的沖擊聲。解決的辦法是將剃齒刀修磨成中凹形，剃齒中凸的齒形，并經(jīng)珩齒后也保持凸齒形，保證齒面在中間接觸，對(duì)降低噪聲有顯著效果。第7頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五2.2修正輪齒緣第8頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五2.2.1 齒形修整由于齒受載后的彈性變形以及加工誤差，在嚙合時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊。齒形修緣就是在制造齒輪時(shí)，在齒輪頂側(cè)沿齒寬修成直線或均勻的凸形曲線區(qū)域，可以減小由于齒輪彎曲變形所造成的瞬間頂撞，降低齒側(cè)的排氣速度，是降低噪聲的有效措施。第9頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五2.

5、2.2 采用鼓形齒或兩端減薄齒，可減小齒的干涉第10頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五2.2.3 減小齒頂寬 使齒輪在兩對(duì)齒輪嚙合時(shí)的彎曲剛度減小，以減小與一對(duì)齒嚙合時(shí)的變曲剛度之差，減小周圍方向的振動(dòng)和噪聲。齒頂或修成直線或圓弧形。第11頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五2.2.4 采用逐漸嚙合的正齒輪在正齒輪齒長方向，一端的修緣大于另一端，使齒輪逐漸進(jìn)入嚙合，可減小兩對(duì)齒嚙合的合成剛度，從而減小一對(duì)齒嚙合時(shí)的彎曲度，減小嚙合沖擊。第12頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五2.3 改用斜齒輪或人字齒輪斜齒輪傳動(dòng)的噪聲低于直齒圓柱

6、齒輪傳動(dòng)；人字齒輪的噪聲更低，但必須制造精確。對(duì)于磨齒的斜齒輪，隨著螺旋角增加，噪聲減小，為30附近噪聲最小。但是，若齒輪傳動(dòng)軸剛性差，容易引起軸向振動(dòng)，則噪聲可能反而隨p增加升高。第13頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五2.4 改進(jìn)齒輪參數(shù) 在結(jié)構(gòu)條件許可且滿足強(qiáng)度、剛度、傳動(dòng)比要求的前提下，改進(jìn)某些齒輪參數(shù)，可有效地達(dá)到降低噪聲的目的。第14頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五2.4.1 改進(jìn)齒輪參數(shù)盡可能降低齒輪的線速度。不平衡離心慣性力與速度的平方成正比，降低線速度可減小齒與齒面的沖擊。盡可能縮小齒輪直徑。若把齒輪視為圓板，在激振力恒定時(shí)，齒輪

7、輻射采用互為質(zhì)數(shù)的非整數(shù)傳動(dòng)比。齒輪傳動(dòng)時(shí)，可避免制造誤差周期性的復(fù)映到傳動(dòng)系統(tǒng)上而加劇震動(dòng)和噪聲。確定合適的齒側(cè)間隙。過大易產(chǎn)生沖擊，過小易在嚙合時(shí)的排氣速度增加，都會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)和噪聲的增加。通常，載荷變化大，正反轉(zhuǎn)頻繁時(shí)，取較小值，否則取大側(cè)隙。 第15頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五2.4.1 改進(jìn)齒輪參數(shù)模數(shù)選擇。對(duì)于傳遞功率較大的齒輪，齒根彎曲變形是主要影響因素，宜選用較大模數(shù)，模數(shù)越大，噪聲越小。而對(duì)于一般載荷不大的齒輪，應(yīng)盡可能選用較小模數(shù)，因?yàn)榇藭r(shí)的加工誤差是主要影響因素；而且模數(shù)小可增加齒數(shù)，使嚙合系數(shù)增大，有利于提高傳動(dòng)平穩(wěn)性，降低噪聲。增大重迭系數(shù)。

8、重迭系數(shù)為整數(shù)時(shí)，降低噪聲效果更好。采用變位齒輪?？商岣咻嘄X的承載能力，減小彎曲變形。但變位量應(yīng)加以聘用制，變位量大，噪聲會(huì)顯著增大。齒寬的選擇。在強(qiáng)度許可的情況下，應(yīng)盡量減小齒寬。齒寬增加，雖然齒的彎曲變形減小，衰減性能增加，排氣速度提高，軸齒泵油的振動(dòng)和噪聲增加。第16頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五2.5 齒輪的阻尼處理減小齒輪噪聲另一種有效措施是對(duì)齒輪的阻尼處理，其目的是使齒輪的阻尼效應(yīng)加強(qiáng)。阻尼處理方法有：在齒輪體上附加彈性阻尼材料；采用高阻尼合金材料制造；采用附加減噪阻尼等方法；在齒輪端面涂橡膠或在端面開槽灌注彈性材料。增加齒輪的阻尼，能有效地降低齒輪傳動(dòng)的

9、振動(dòng)和噪聲。其主要措施如下：第17頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五齒輪的阻尼處理采用高阻尼合金材料或其它材料制造齒輪，如鑄鐵、尼龍、酚醛樹脂等，都可以降低噪聲。采用阻尼涂層的方法把阻尼材料涂敷在齒輪上或填入齒輪內(nèi)部，這樣既可以吸收部分聲能，又能阻止聲能的傳播，達(dá)到有效降噪的目的。采用加阻尼環(huán)的措施也能提高降噪效果。阻尼環(huán)是由鑄鐵或阻尼合金制成，嵌裝在齒輪體環(huán)槽內(nèi)，利用阻尼環(huán)與齒輪體間的滑動(dòng)摩擦阻尼對(duì)齒輪振動(dòng)起抑制作用，從而降低噪聲。盡量不淬火。齒輪淬火后，衰減率降低，噪聲增大。對(duì)于強(qiáng)度要求不高的齒輪，為了降低噪聲，可不必淬火。 第18頁，共31頁，2022年，5月20日

10、，1點(diǎn)59分，星期五2.6 改變齒輪的結(jié)構(gòu)齒輪形狀對(duì)噪聲影響也很大，在相同齒輪參數(shù)及工況條件下，不同結(jié)構(gòu)齒輪的噪聲大小是不同的。如果條件允許齒輪形狀以厚而小較好。實(shí)踐證明寬齒小直徑的齒輪噪聲較?。淮蠖〉凝X輪，噪聲最大。第19頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五2.7 改進(jìn)潤滑方式飛濺潤滑會(huì)增加油的攪動(dòng)噪聲，而且在齒面間留有過量的油對(duì)齒輪會(huì)產(chǎn)生有害的泵油作用，增加噪聲。因此從控制噪聲的角度看，采用注油潤滑較好。齒輪潤滑所需的油很少， 大量給油是為了起冷卻作用，所以最好入側(cè)給以潤滑所需的適當(dāng)油量，而較多的冷卻油從嚙出側(cè)供給。 選用粘度較大的潤滑劑，可增加阻尼，減少齒面的劃傷和

11、磨損，減小噪聲。但對(duì)高速的齒輪變速箱，為了減小功率，應(yīng)選用粘度較小的潤滑劑。第20頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五2.8 提高安裝和裝配質(zhì)量齒輪的安裝和裝配質(zhì)量，對(duì)噪聲產(chǎn)生與控制起著重要的作用。 第21頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五2.8.1 提高安裝和裝配質(zhì)量經(jīng)測(cè)試不需要更換的齒輪，裝配前應(yīng)做好清洗工作；斜齒輪和傘齒輪若需更換，則應(yīng)成對(duì)更換，否則會(huì)因接觸不良增大噪聲；傘齒輪在裝配時(shí)需調(diào)整好間隙；嚙合齒輪的軸安裝時(shí)必須保證平行度的要求：齒輪軸座具有足夠的剛，鍵槽與鍵的配合間隙合適，使齒輪正常嚙合，減小齒與齒的沖擊。嚙合齒輪中心距越大，影響就越大

12、；齒輪偏心、動(dòng)平衡不良都會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，尤其是轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量大、直徑大的齒輪。因此，對(duì)于質(zhì)量大、直徑大的高速齒輪，安裝時(shí)要調(diào)整好平衡塊，作好動(dòng)平衡；在主軸上安裝鑄鐵套，可增大阻尼，減小齒輪引起的振動(dòng)和噪聲。第22頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五3 軸承噪聲的控制 軸承不僅自身產(chǎn)生噪聲，而且使安裝在軸上的其它零件也產(chǎn)生噪聲，因此控制軸承也很重要。第23頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五3.1 改用合適的軸承類型和精度滾動(dòng)軸承往往是主要噪聲源?；瑒?dòng)軸承比滾動(dòng)軸承阻尼大，剛性好，噪聲低；在滾動(dòng)軸承中，球軸承比圓錐滾子軸承的噪聲低，對(duì)裝配質(zhì)量不敏感。在滿足

13、支承剛度的前提下，應(yīng)盡量選用球軸承；軸承精度高，振動(dòng)、噪聲小。但隨之價(jià)格提高，修理費(fèi)用增加，應(yīng)根據(jù)使用要求綜合考慮；第24頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五3.2 調(diào)整合適的軸承間隙調(diào)整軸承間隙，其作用是給滾動(dòng)軸承施加預(yù)緊力，提高剛度，增加摩擦阻尼。預(yù)緊力過小，承載時(shí)易產(chǎn)生竄動(dòng)：預(yù)緊力過大，則會(huì)加劇軸承的摩擦、磨損和噪聲，并使軸承溫升增加。第25頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五3.3 軸承外環(huán)與支承孔和軸承的配合以略松為宜可使接觸處油膜對(duì)外環(huán)振動(dòng)起阻尼作用，并以免因支承孔和軸的圓度誤差而影響內(nèi)外軸承內(nèi)外環(huán)變形，引起沖擊和噪聲。第26頁，共31頁，2

14、022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五3.4 用彈性阻尼襯套降噪軸承外環(huán)與箱體支承間若裝上彈性阻尼襯套，可使最大振幅降低80%以上，對(duì)降低噪聲有明顯效果，還可以減小固體傳聲。第27頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五3.5潤滑系統(tǒng)的選擇選用良好的軸承潤滑系統(tǒng)，以便在保證良好潤滑的同時(shí)，起到良好的阻尼作用。第28頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五4 箱體噪聲的控制 齒輪變速箱體是噪聲的主要輻射條件。箱體的箱壁作為輻射面，將噪聲輻射出去。為了達(dá)到箱體降噪，主要是減少聲輻射，即控制箱體對(duì)激振的響應(yīng)。特別是當(dāng)外來激振頻率與箱體的固有頻率相同時(shí)，會(huì)爆發(fā)出強(qiáng)烈的共振聲。可以采用如下幾種措施，以達(dá)到降噪之目的。第29頁，共31頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)59分，星期五4.1 箱體噪聲的控制改用吸聲性能好的材料做箱體蓋板以及各種外露的運(yùn)動(dòng)部件的罩殼，既防止噪聲直接傳出，又起到了吸聲作用。在制作箱體時(shí)，采用高阻尼材料（如鑄鐵、塑料等）或在箱體內(nèi)壁表面涂上一層橡膠，可起到衰減噪聲的作用。適當(dāng)把箱體的箱壁加厚，或在箱體上加筋都能提高箱體的剛度，減少箱體的振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)降噪。測(cè)出箱體上聲壓級(jí)量