齿轮传动噪声之探讨

1、齿轮传动噪声之探讨项红卫（宁波跃进汽车前桥有限公司，宁波，浙江，315021）摘 要：本文对齿轮传动系统产生的噪声从各方面进行了分析，并从齿轮传动系统的设计、制造、安装和维护各方面进行了降低噪声措施的探讨。上述各个环节必须得到充分的重视和认真地落实，齿轮传动系统的噪声才能得到有效的控制。关键词：齿轮传动噪声； 齿轮制造精度; 公差组； 齿轮计算载荷Pca；齿轮传动降噪系统工程中图分类号 文献标识码：A 文章编号1.引 言众所周知，齿轮传动是机械传动当中最普遍、最重要的传动方式之一。传统上衡量齿轮传动系统性能、质量的指标主要是负载能力和疲劳寿命这两个因素，而基本上不对齿轮传动的噪声加以考虑和衡量

2、。随着“以人为本”理念的深入人心和机械工业的进一步发展，以及ISO14000的推广和环保呼声的提高，齿轮传动之噪声必然将被行业人士所关注，也必然引起人们的重视和改进的要求。本文将从齿轮传动噪声的起因和降低噪声的措施这两方面加以有限的探讨。2.齿轮传动噪声起因分析我们知道，齿轮传动系统在工作中起着传递运动和承载扭矩的作用，它的传动通过轮齿的啮合来实现，从理论上说，假如齿轮的制造和安装都没有误差，将不会有噪声的出现或者说可以忽略不计，但事实上这是不可能的。那么，齿轮传动产生噪声的具体情况如何呢？我们在铣床噪声的现场测试中发现，齿轮传动的噪声类型主要有以下几种：2.1周期性噪声。这种噪声忽高忽低，呈

3、周期性变化。它的主要起因是齿轮在加工或安装时存在齿向误差F，造成齿轮端面跳动过大或与其轴心线不垂直，引起轮齿在旋转啮合时产生冲击，且啮合区周期性移动，因而在齿轮传动时呈现周期性的噪声。2.2 高频噪声。这种噪声较刺耳，一般在dB(A)左右，主要是由于齿轮齿向误差或安装时两轴线平行度误差引起。2.3 高频冲击噪声。这种噪声就象有东西在连续敲击，而且位置不易辨别，主要是由齿形误差Ff引起。2.4 低频冲击噪声。这种噪声听起来有明显的打点声和摩擦声，主要是由齿面上的磕碰和毛刺引起。以下是国内某铣床生产商提供的噪声测试数据（见表一）表一-1-原部颁标准中，对齿轮的制造精度规定了12个精度等级，其中1、

4、2级是为发展远景规定的，目前的加工工艺尚未能达到此水平，7级为基础级。按齿轮各项误差对传动性能的主要影响，将齿轮的各项公差分成三个公差组：公差组 传递运动的准确性：通过切向综合公差 Fi、周节累积公差Fp及公法线长度变动公差Fw等来检验齿轮的精度。公差组 传动的平稳性：通过切向相邻一齿综合公差fi、径向相邻齿综合公差fi及齿形公差Ff等来检验齿轮的精度。公差组 载荷分布的均匀性：通过齿向公差F等来衡量。由此引出本文的论点：引起齿轮传动噪声最主要的原因就是齿轮所承载的各种变载荷力（瞬时冲击力、周期性力、随机力）以及这些力对齿轮在制造和安装时所产生的各种误差的作用所产生的结果。那么这些力是如何产生

5、作用的呢？我们以标准斜齿圆柱齿轮传动为例：它的啮合线单位长度上的计算载荷Pca为:Pca=Ka·K·Ft/ (b··cos)其中Ka为啮合齿对间载荷分配不均匀系数；K为载荷系数；Ft为圆周切向力；b为齿宽；为端面重迭系数；为齿轮端面压力角。由上式可以看出，对某一特定齿轮，首先假设当齿轮轮齿所承载的Ft圆周切向力为一恒定值时，似乎计算载荷Pca也为一恒定值，其实不然。我们知道，齿轮在加工时，每个轮齿齿面的精度不可能非常一致，会有一定的差异，由此造成载荷分配不均匀系数Ka也会有一定的差异（随着精度等级的降低而变大），因此其计算载荷Pca也会有一定的变化，同时

6、也由于制造精度的原因，会造成轮齿啮合区周期性地移动，由此产生瞬时冲击力和周期性力等，使齿轮在传动时呈现周期性的噪声。而事实上，齿轮轮齿所承载的Ft圆周切向力根本不可能为一恒定值，因为其动力源和齿轮传动系统（如机床）的负载不可能是恒定不变的，因此更加造成计算载荷Pca的波动，齿轮传动系统的噪声也就不可避免了。综上所述，无论是哪种形式的噪声，都与齿轮的制造和安装精度、齿轮传动的啮合精度有很大的关系。3.降低、抵御齿轮传动噪声是一个复杂的系统工程-2-由以上的分析可以看出，齿轮传动系统噪声的起因并不是一个单一的因素，而是由许多复杂的因素造成，因此，降低、抵御齿轮传动噪声也是一个复杂的系统工程，以下分

7、各个方面详细论述。3.1设计方面：3.2制造方面：3.3安装方面：-3-3.4维护方面：4.结论齿轮传动系统噪声的研究和控制是一个复杂的系统工程。它涉及齿轮传动的设计、制造、安装、使用和维护直至更新的整个过程，对设计人员、制造人员，以及安装、使用和维护人员都提出诸多要求，上述的每一个环节都必须得到重视和落实，齿轮传动系统的噪声才能得到有效的控制。参考文献：1机床精度与测试上海科学技术文献出版社 机床编辑组2机床噪声-原理及控制天津科技出版社1984 张策3金属切削机床设计机械工业出版社 1985 戴曙-4-Research on the noise that created in the ge

8、ar transmissionXianghongwei(NINGBO YUEJIN AUTOMOBILE FRONT AXLE CO.LTD, NINGBO,ZHEJIANG 315021)AbstractThis text is to an analysis for its each aspect of the noise created in the gear transmission system , and a research for reducing the noise combining from the study of the gear transmission system

9、 of its design, manufacture,assembly and maintenance.The above each link must get to value, and the sum well in earnest practise , the noise created in the gear transmission system then can get the availably control. Keywords: The noise created in the gear transmission; Gear manufacturing accuracy; T