[齿轮噪音的原因与预防]齿轮噪音大是什么原因

时间：2019-04-08 03:17:35　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：噪声是衡量机床的一个比较重要的指标，齿轮是机床结构中主要的基本零件之一，在传动中有着很重要的地位。在机床噪声的各个因素中，齿轮噪声是其中主要成分之一，分析齿轮噪声形成原因及其规律对预防及控制噪声有一定的意义。
　　关键词：齿轮噪音原因预防
　　一、齿轮噪音形成原因分析
　　根据齿轮啮合原理可知，在啮合过程中，齿面间的摩擦系数是一个变化的量，节圆点附近为最大。对于理想齿轮来说，齿轮传动产生噪声的唯一原因是力的脉动作用。（假定不受其它因素的影响）此刻齿轮噪声振动频谱应只含啮合频率及其它次谐波成分
　　齿轮啮合频率
　　Z为齿数，n为齿轮转速
　　而主次谐波的大小取决脉动力的时间特性曲线
　　无论什么材料在受力时都会产生一定程度的弹性变形。因此齿轮产生振动和噪音的另一个原因就是材料弹性变形所引起的啮合脉动。啮合齿轮的齿变形使刚进入啮合的轮齿发生冲击碰撞，而产生沿啮合线方向作用的脉动力（近似的认为）
　　图1为受载齿轮的弯曲变形示意图，可把齿轮做一个某强度悬臂梁进行近似计算，其变形量δm应为：
　　式中：Pm在m点单个轮齿上单位法向载荷（kg/mm）；E弹性模量； h计算抛物线高度； e计算抛物线宽度； α压力角
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　图 1
　　齿轮的设计参数，工作参数，加工精度对齿轮噪声的影响取决于它们对“节点脉动”和“啮合脉动”的影响程度。
　　单对齿轮噪声的产生可以有以下的几个方面的原因：
　　1）制齿工艺误差和综合误差在齿轮相互啮合中引起的相互作用
　　2）设计参数决定的轮齿强度，啮合系数等在啮合过程中的相互作用
　　3）齿轮工作中规范及负荷引起的。
　　二、齿轮噪声影响因素分析
　　由前面分析可知，噪声形成原因主要为节点脉动及啮合脉动，对产生上述脉动和有影响的因素进行分析，找出其基本规律，对解决噪声问题可提供线索，有必要详细的研究。
　　2.1制造工艺误差及综合误差的影响
　　齿距累计误差：主要是由于齿轮安装偏心和端跳所造成，它产生的啮合频率为齿轮转速的数值，当齿轮在1500r/min时，其基本频率为25HZ，人耳对它的感觉是较小的低频声，影响较小，可不做重点。
　　基节偏差：在加工中心产生的齿与理想位置齿间的差值，它可以造成齿轮角速度的突变，在啮合过程中产生冲击，破坏均匀的啮合产生瞬时加速度冲击形成噪声，其基本频率为HZ,是人耳较敏感的频率。
　　上述误差对齿轮噪声的影响是较大的。在实际传动中齿轮的各项误差往往是同时存在，形成不同类型的啮合。有下述几种情况：1）前一对轮齿的啮合尚未脱离时，后一对轮齿在啮合线外进行了齿顶刮行啮合，它迫使从动齿轮产生较大的增速，接着产生较大的附加速度，产生硬冲击振动和较大的噪声。2）前一对齿轮啮合完毕，而后一对轮齿未进入啮合，造成主动齿轮顶刃刮行啮合，使从动齿轮转速下降，由于惯性作用这种降速往往产生啮合脱开，振动和噪声很大。
　　2.2设计参数决定因素的影响
　　齿形的设计：降速啮合时由于转角速度等因素，主动的小齿轮的齿形齿顶应大一些，在0.005-0.12之间。有利于降低噪声。
　　齿向的设计：由于齿向的加工误差以及由于齿轮的端面跳动、中心轴的跳动、两轴的不平行产生的误差，都会造成齿面在啮合的时候不能很好的接触，齿向一端的接触就会有弹性变形、齿面点蚀产生较大的冲击噪声。
　　材料：材料不同对齿轮的固有效率及衰减性能都不同，试验说明，铸铁齿轮比钢制衰减性能好6-10倍，运转时噪音可低3分贝。相同材料、热处理方法不同，衰减性能也不一样，调质比淬火性能好。材料衰减性能好，可大幅度降低噪音。
　　三、在齿轮制造过程中，行之有效的一些措施
　　通过前面的分析和讨论，对于产生噪声的原因，各种因素的影响及其可以采取的防治措施进行了总结，在实际工作中通过实践下面几个措施取得了较好的成果。
　　3.1工艺方法：采用高精度的磨齿加工可以获得较满意的齿轮精度和噪声效果。较为经济的机床齿轮制造工艺为滚（插）剃，衍（火后剃）它有较高的效率和一定的精度，处理得当可加工相当精度的齿轮，且噪声情况也较满意。
　　3.2刀具修形：对于剃前齿轮齿形做预先修正是保证轮齿精度的一个措施：一般滚（插）的提前齿轮由于受刀具几何形状，剃前质量，切削规范等因素的限制影响，常发生顶凸或根凸现象，对于根凸情况，在剃前时会造成齿轮根部过渡曲线部分的挤压现象，在剃刀变钝的情况下此现象较为明显，在热处理后该处变为凸起，造成齿轮啮合中的干涉引起噪声，在不影响齿根变厚或轮齿强度时，可将刀具进行修形，将刀具压力角度变小且刀尖部呈顶突现象约0.01-0.015，齿厚在原基础上减厚0.2，使刀具在轮齿径向方向切深增加，以获得根部的变长渐开线形状，消除淬火后剃齿变形，根部凸起的现象，减少啮合干涉使噪声有很大下降。对于剃后齿形中凹问题，是比较难解决的问题，前面提到它是高频冲击的根源，使齿形变为中凸是降噪声的重要措施，在实践中长期摸索积累了一些有效的简单措施。①改变剃齿刀具的压力角一般采取加大剃齿刀压力角方法对顶凸形中凹齿面有一定的效果。②剃齿刀修形：改变剃齿刀分度圆附近的渐开线形状（即修成凹形）一般中小精度修正刀具中凹为0.02-0.04，宽度约为齿面的2/3（可由试验决定）。
　　3.3齿坯预热：对齿轮的齿粗加工后正火处理，改善材料性质，可减小淬火后变形引起的齿形、齿向、基节等误差，提高齿轮精度。经过试验证明，是行之有效，并纳入工艺，齿坯经高频正火消除齿部材料应力，剃加工的几何精度在淬火时变化较小，火后的加工也容易得到保证，在C2132.6产品交换齿轮试验中，其中剃齿加工达6级精度的项合格率为86%，效果较好。
　　参考文献：
　　[1]商向东.主编.齿轮加工精度.北京：机械工业出版社.1999.9
　　[2]西安交通大学机制教研室.磨齿工作原理.机械工业出版社.1977

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