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齿轮噪音影响因素二:齿轮加工及轮系与齿轮箱方面

来源:腾鑫   发布时间:2021-12-21  浏览次数:
1、齿轮精度方面
齿轮的加工精度对齿轮系统噪声有着重要的影响。一般来说,提高加 工精度有助于降低齿轮系统的噪声。但提高加工精度要受加工成本的限制,且初始的加工精度越高,提高精度的降噪效果也越不明显。 
在各单项轮齿误差中,齿形误差对噪声的影响最大。齿形误差大,则齿轮噪声大,但两者间并非简单的线性关系。因为噪声的大小,不仅取决于齿形误差的大小,更主要的是取决于齿形形状。实验证明,略带鼓形的齿形形状,有利于降低噪声。
关于齿轮轮齿侧隙对噪声的影响,一般说来,如果侧隙过小,噪声会急剧增大,而侧隙稍大些对噪声的影响并不大。
 
2、齿轮加工方法方面
齿轮加工的方法有多种,一般说来,加工方法与齿轮噪声没有十分固定的关系,因为还要受到加工技术的影响。通常,不同的加工方法将产生不同的齿面粗糙度,改善齿面粗糙度有利于降低噪声。 
 
3、轮系及齿轮箱方面
(1)齿轮轮体结构方面
齿轮轮体的结构对齿轮系统的噪声有重要影响。 
首先,在轮齿动态激励力作用下,轮体作为一个弹性体会产生振动并辐射噪声。其次,作用在轮齿上的动态激励力会通过轮体传给传动轴,并进而传至轴承和箱体。再则,轮体的结构还会影响轮齿啮合过程的传递误差,反过来又会影响动态激励力的大小。 为此,我们可以从减少齿轮体噪声辐射及减小齿轮体振动的传递两方面来降低噪声。 
减少齿轮体噪声辐射 
一般说来,噪声的大小除与振源能量有关外,主要决定于辐射面积.因此减小齿轮的表面积,可以减小噪声的辐射面积,从而降低辐射噪声。此外,齿轮的形状与噪声大小也有一定关系,例如齿坯越厚、直径越小,噪声也越小。
减小齿轮体振动的传递 
对此,我们可以采用一些复合结构,或在齿轮体中间填入振动衰减材料来增大齿轮的阻尼效应,从而减小振动的传递,来降低噪声。
(2)轴系结构方面
可以防止传动轴的偏斜,井通过轴系的设计,控制多级齿轮传动中各啮合激励的相位关系,来达到降低噪声的目的。
(3)箱体结构方面
齿轮箱体是一个典型的弹性结构系统,它在轴承动载荷作用下产生振动,辐射噪声,因此合理设计箱体的结构和振动特性,将有助于降低齿轮系统的噪声。 例如,设计时以箱体薄壁的振动 最小为目的,以频率约束、应力约束、几何约束等为约束条件,使箱壁振动在动态激励作用下最小,达到降低噪声辐射的目的。
此外,在箱体结构设计中,应注意使轴承支承座与箱体支点间的结构联系具有足够的刚度,以减少系统的振动。对于较大面积的薄壁,应设置加强筋,以减少振动噪声的幅度。
齿轮箱是机械传动中广泛应用的重要部件,一对齿轮啮合时,由于不可避免地存在着齿距、齿形等误差,在运转过程中会产生啮合冲击而发生与齿轮啮合频率相对应的噪声,齿面之间由于相对滑动也发生摩擦噪声。由于齿轮是齿轮箱传动中的基础零件,降低齿轮噪声对控制齿轮箱噪声十分必要,本文就齿轮噪声产生原因及在设计、制造过程中应采取的措施作一探讨。
 
齿轮噪声产生机理
(1)啮合齿轮节点的脉动冲击
一对渐开线齿轮在传动过程中,各对齿轮的接触点所走的轨迹始终在啮合线上连续地依次运转,如图1所示。图1中,轮O1为主动齿轮,以角速度ω1顺时针方向回转;轮O2为被动齿轮,以角速度ω2按逆时针方向回转,两齿轮从啮合起点A开始啮合,随着传动的进行,两齿廓的啮合点将沿着啮合线NN移动,当啮合进行到主动轮的齿顶圆与啮合线交点C时,两轮齿即脱离接触。齿轮副在啮合过程中,相同的基圆展开角所对应的渐开线弧长是不相等的,因此,产生齿面相对滑动,并且整个啮合线上齿廓间相对滑动速度的大小将随啮合点位置不同而改变。其中以啮合起始点A和终止点C的相对滑动速度为最大,在节圆切点B上相对滑动速度最小接近于零。在节圆切点B的相对滑动方向开始改变,由于啮合齿面上存在着相对滑动,则必将产生滑动摩擦力,当相对滑动速度方向在B点改变时,摩擦力方向也开始改变,由于摩擦力的大小与方向改变,导致节点上发生了力的脉动,其大小与持续时间与齿轮啮合时的传动力、齿轮间的摩擦系数和相对滑动速度与回转速度成正比。因此,齿轮的传递功率越大,转速越高,齿轮表面粗糙度越差,则节点脉动冲击也就越大,这种脉动冲击使齿轮产生震动并伴有摩擦声,所以对一对“理想”的齿轮来说,在啮合过程中产生的脉动冲击是难以避免的,这使齿轮传动产生震动与噪声。
(2)齿轮的啮合冲击
一对齿轮在啮合过程中,由于轮齿受力后必将产生一定程度的弹性变形,因此,每当一个轮齿啮合上时,原来啮合的轮齿的载荷就会相对减少,它们就会立即向着载荷位置恢复变形,从而给齿轮体一个切向加速度,再加上原有啮合轮齿在受载下的弯曲变形,使新啮合的轮齿不能得到设计齿廓的平滑接触而发生碰撞,形成所谓“啮合冲击力”,齿轮在这种激振力作用下,也将激发起齿轮的周向振动、径向振动、轴向振动,从而产生出噪声并通过空气及固体媒介传播出去。因此齿轮啮合过程中所产生的脉动冲力和啮合冲力使一对传动齿轮产生振动,从而辐射出噪声。
 
 
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