大连齿轮传动噪声产生原因及控制

    齿轮传动的噪音是很早以前人们就关注的问题。但是人们一直未完全解决这一问题，因为齿轮传动中只要有很少的振动能量就能产生声波形成噪音。噪音不但影响周围环境，而且影响机床设备的加工精度。由于齿轮的振动直接影响设备的加工精度，满足不了产品生产工艺要求。因此，如何解决变速箱齿轮传动的噪音尤为重要。下面谈谈机械设备设计和修理中消除齿轮传动噪音的几种简单方法。

1 噪音产生的原因

1.1 转速的影响

    齿轮传动若转速较高，则齿轮的振动频率增高，啮台冲击更加频繁，高频波更高。据有关资料介绍， 转速在1400转/分钟时产生的振动频率达5000H。产生的声波达88dB形成噪音软。一般光学设备变速箱输出轴的转速都较高。高达2000~2800转/分钟。因此， 光学设备要解决噪音问题是需要研究的。

1.2 载荷的影响

    我们将齿轮传动作为一个振动弹簧体系，齿轮本身作为质量的振动系统。那么该系统由于受到变化不同的冲击载荷，产生齿轮圆周方向扭转振动，形成圆周方向的振动力。加上齿轮本身刚性较差就会产生周期振幅出现噪音。这种噪音平稳而不尖叫。

1.3 齿形误差的影响

    齿形误差对齿轮的振动和噪音有敏感的影响。齿轮的齿形曲线偏离标准渐开线形状，它的公法线长度误差也就增大。同时齿形误差的偏离量使齿顶与齿根互相干扰，出现齿顼棱边啮合，从而产生振动和噪音。

1.4 共振现象的影响

    齿轮的共振现象是产生噪音的重要原因之一。所谓共振现象就是一个齿轮由于刚性较差齿轮本身的固有振动频率与啮合齿轮产生相同的振动频率，这时就会产生共振现象。由于共振现象的存在，齿轮的振动频率提高，产生高一级的振动噪音。要解决共振现象的噪音问题， 只有提高齿轮的刚性。

1.5 啮合齿面的表面粗糙度影响

    齿轮啮合面粗糙度会激起齿轮圆周方向振动，表面粗糙度越差，振动的幅度越大，频率越高，产生的噪音越大。

1.6 润滑的影响

    对啮合齿轮齿面润滑良好可以减少齿轮的振动力，它与润滑的方法有关。据有关资料介绍，齿轮箱中企图增加润滑油的数量，提高润滑油面的高度或用润滑粘度较高的润滑油来减少齿轮箱的振动和噪音其收效甚少。若采用齿轮啮合面上充分注入润滑的方法进行强制性润滑，结果啮合面的冲击性显著减少。

2 大连齿轮加工齿轮设备设计时应考虑的问题

2.1 影响齿轮噪音的基本因素

    普遍认为，影响齿轮噪音的基本因素为：载荷、速度、齿轮箱和轴承的机械性能、传动误差。由于齿轮箱是被用来传递在一固定速度或变速情况下的事先要求的负载，我们就不能控制上述的前两个参数。第3个参数则应由设计者来确定，设计者必须考虑正在被设计的齿轮箱的刚度和质量以及所采用的轴承的规格型号。但是，由于齿轮箱载荷和速度的要求，这可能是齿轮设计者在对轴承型号的选择上只有很小的余地。第4个参数是设计者和齿轮检验人员两者共同承担的责任。设计者必须规定他所能接受的最大传动误差，而检验人员则必须保证齿轮被加工在图纸给出的公差范围之内。

2.2 影响齿轮噪音的主要因素

    设计者可控制的、影响齿轮噪音的最主要因素就是齿轮的传动误差。所以，设计者给出这个误差值是必须慎重的。例如一个汽车齿轮箱，它带有4档前进速度和1档倒退速度的普通人控变速箱，每个齿轮和第4齿轮啮合时的传动误差是参照了标准齿轮进行测量的。由于这台特殊齿轮箱的设计，具有摆动齿的特性，结果能从输人端到输出端的传动误差从最大值变到最小值，即有一个跳动的影响。如果对汽车里面条件不变的同一齿轮箱里不同的齿轮组合的噪音画出最大总传动误差的图表，这图表表明在极限范围内放射出的噪音是与齿轮的总传动误差成比例的，即噪音

dB=Kδ

式中，K一为齿轮常数；δ一传动误差。

    某公司设计的齿轮箱，一直都非常注意噪音问题。在设计上就采取了措施，努力从源头上减小齿轮噪音。除在所有齿轮或齿轮轴图纸的啮合特性表上给出相应的传动误差(齿距累积公差、齿距极限偏差等)最大、最小值之外，对于某些大型齿轮，齿宽较大，还要求对齿轮修形，增加齿轮副之间的啮合率，减小齿轮噪音。

3.噪音消除方法

    机械设备大修理中，消除齿轮传动的噪音，主要有以下几种方法。

3.1 直齿轮传动改为斜齿轮传动

    斜齿轮传动平稳，啮合冲击少，不易产生共振现象。所以用直齿轮传动改为斜齿轮传动是解决齿轮传动噪音的一个重要方法。例如，某厂G P 5高速抛光机变速箱原设计为直齿轮传动。变速箱在运转过程中振动大，噪音响。用户要求我们在大修中解决这一问题。后经过厂技术人员的研究，把一对直齿轮改为斜齿轮传动，结果齿轮箱中的噪音显著减少。满足了用户的要求。现在该厂所有的G P 5抛光机变速箱都进行了这一技术改造获得了满意的效果。

3.2 利用离心润滑法

    利用离心润滑法提高齿轮的啮合精度是解决齿轮噪音的另一种方法。某厂DM100中型磨边机由于变速箱噪音大，影响设备的加工质量。为了消除变速箱中的噪音，技术人员首先把变速箱中的齿轮进行认真检查并更换了严重磨损的齿轮，然后把更换的齿轮设计成如图1所示的形状。在齿底上钻一小孔， 利用离心力把油从孔中的齿面喷油进行强制性的润滑。采用这种方法润滑齿面能减少齿轮传动共振现象产生，齿轮的传动噪音显著减少，解决了变速箱的噪音。

3.3 齿形修正法

    由于齿形误差，产生齿轮的齿顶啮合，啮合精度较差。为了提高啮合精度我们采用齿形修正法消豫齿轮的噪音效果也很好。首先，我们在齿面上涂上红丹粉进行啮合研后， 然后用什锦修正齿轮的啮合点， 使齿轮的啮合点尽量分布在分度园附近，提高齿轮的啮合精度。齿轮经精心安装好后， 齿轮的传动精度显著提高，达到了消除噪音的目的.