齿轮传动噪声的控制

2.5 齿轮的阻尼处理
减小齿轮噪声另一种有效措施是对齿轮的阻尼 处理，其目的是使齿轮的阻尼效应加强。阻尼 处理方法有：在齿轮体上附加弹性阻尼材料； 采用高阻尼合金材料制造；采用附加减噪阻尼 等方法；在齿轮端面涂橡胶或在端面开槽灌注 弹性材料。 增加齿轮的阻尼，能有效地降低齿轮传动的振 动和噪声。其主要措施如下：
2.2修正轮齿缘
2.2.1 齿形修整
由于齿受载后的弹性变形以及加工误差， 在啮合时会产生冲击。齿形修缘就是在 制造齿轮时，在齿轮顶侧沿齿宽修成直 线或均匀的凸形曲线区域，可以减小由 于齿轮弯曲变形所造成的瞬间顶撞，降 低齿侧的排气速度，，是降低噪声的有 效措施。
2.2.2 采用鼓形齿或两端减薄齿，可减 小齿的干涉
3 轴承噪声的控制
轴承不仅自身产生噪声，而且使安装在 轴上的其它零件也产生噪声，因此控制 轴承也很重要。
3.1 改用合适的轴承类型和精 度
滚动轴承往往是主要噪声源。滑动轴承比滚动 轴承阻尼大，刚性好，噪声低； 在滚动轴承中，球轴承比圆锥滚子轴承的噪声 低，对装配质量不敏感。在满足支承刚度的前 提下，应尽量选用球轴承； 轴承精度高，振动、噪声小。但随之价格提高， 修理费用增加，应根据使用要求综合考虑；
2.4.1 改进齿轮参数
尽可能降低齿轮的线速度。不平衡离心惯性力与速度 的平方成正比，降低线速度可减小齿与齿面的冲击。 尽可能缩小齿轮直径。若把齿轮视为圆板，在激振力 恒定时，齿轮辐射 采用互为质数的非整数传动比。齿轮传动时，可避免 制造误差周期性的复映到传动系统上而加剧震动和噪 声。 确定合适的齿侧间隙。过大易产生冲击，过小易在啮 合时的排气速度增加，都会导致振动和噪声的增加。 通常，载荷变化大，正反转频繁时，取较小值，否则 取大侧隙。
2.4.1 改进齿轮参数
模数选择。对于传递功率较大的齿轮，齿根弯曲变形 是主要影响因素，宜选用较大模数，模数越大，噪声 越小。而对于一般载荷不大的齿轮，应尽可能选用较 小模数，因为此时的加工误差是主要影响因素；而且 模数小可增加齿数，使啮合系数增大，有利于提高传 动平稳性，降低噪声。 增大重迭系数。重迭系数为整数时，降低噪声效果更 好。 采用变位齿轮。可提高轮齿的承载能力，减小弯曲变 形。但变位量应加以聘用制，变位量大，噪声会显著 增大。 齿宽的选择。在强度许可的情况下，应尽量减小齿宽。 齿宽增加，虽然齿的弯曲变形减小，衰减性能增加， 排气速度提高，轴齿泵油的振动和噪声增加。
2.6 改变齿轮的结构
齿轮形状对噪声影响也很大，在相同齿 轮参数及工况条件下，不同结构齿轮的 噪声大小是不同的。如果条件允许齿轮 形状以厚而小较好。实践证明宽齿小直 径的齿轮噪声较小；大而薄的齿轮，噪 声最大。
2.7 改进润滑方式
飞溅润滑会增加油的搅动噪声，而且在齿面间 留有过量的油对齿轮会产生有害的泵油作用， 增加噪声。因此从控制噪声的角度看，采用注 油润滑较好。齿轮润滑所需的油很少， 大量给 油是为了起冷却作用，所以最好入侧给以润滑 所需的适当油量，而较多的冷却油从啮出侧供 给。 选用粘度较大的润滑剂，可增加阻尼，减少 齿面的划伤和磨损，减小噪声。但对高速的齿 轮变速箱，为了减小功率，应选用粘度较小的 润滑剂。
2.1.3 齿形误差对噪声的影响很大，呈 中凹形，影响更大。
一般采用滚-剃-珩加工的齿轮，剃齿后齿 形中凹，珩齿后的的齿形顶凸，齿根凹， 在啮合过程中引起瞬间回转角的变化， 传动不平稳，产生振动和冲击，在高速 传动中发出很响的冲击声。解决的办法 是将剃齿刀修磨成中凹形，剃齿中凸的 齿形，并经珩齿后也保持凸齿形，保证 齿面在中间接触，对降低噪声有显著效 果。
2.2.3 减小齿顶宽
使齿轮在两对齿轮啮合时的弯曲刚度减 小，以减小与一对齿啮合时的变曲刚度 之差，减小周围方向的振动和噪声。齿 顶或修成直线或圆弧形。
2.2缘大于另 一端，使齿轮逐渐进入啮合，可减小两 对齿啮合的合成刚度，从而减小一对齿 啮合时的弯曲度，减小啮合冲击。
2.1.1 周节误差会造成啮合冲击和角速度变动， 高速时会引起强烈振动和噪声
主动齿轮和从动齿轮的影响是不同的， 从动齿轮在啮合起点处弯曲最大，由于 周节误差的影响，使齿的振动时大时小； 相反，主动齿轮在啮合终点处弯曲最大， 周节误差对振动的影响较小，所以应着 重控制从动齿轮的周节误差。
2.1.2 齿向误差会造成轮齿边缘接 触而增大噪声
2.齿轮噪声的控制
齿轮经长期运转，齿面磨损、咬伤和变 形，啮合时动齿侧间隙过大，啮合不良， 会产生振动、冲击和噪声，是机械传动 噪声的主要因素。
2.1 提高制造精度，降低表面粗糙度
为提高制造精度，降低表面粗糙度，一 般齿轮常采用滚——剃——珩加工工艺 即可满足要求：精度要求高时则要经过 磨齿。提高齿轮精度，主要是减小齿形 误差、齿向误差、周节误差。上述误差 与噪声的大小有密切关系。
3.4 用弹性阻尼衬套降噪
轴承外环与箱体支承间若装上弹性阻尼 衬套，可使最大振幅降低80%以上，对 降低噪声有明显效果，还可以减小固体 传声。
3.5润滑系统的选择
选用良好的轴承润滑系统，以便在保证 良好润滑的同时，起到良好的阻尼作用。
4 箱体噪声的控制
齿轮变速箱体是噪声的主要辐射条件。 箱体的箱壁作为辐射面，将噪声辐射出 去。为了达到箱体降噪，主要是减少声 辐射，即控制箱体对激振的响应。特别 是当外来激振频率与箱体的固有频率相 同时，会爆发出强烈的共振声。可以采 用如下几种措施，以达到降噪之目的。
5 小结
齿轮的噪声与其布置情况、轴的刚度、 轴承安装精度、工作机构与机体的刚性、 润滑状况等等因素有关，故欲降低齿轮 机构的噪声，应从整机设计、制造、安 装、与使用等各方面综合考虑，采用综 合措施，才能达到理想的降低齿轮机构 噪声的效果。
摘自《机械设计与制造》2005年第三期
2.5.1齿轮的阻尼处理
采用高阻尼合金材料或其它材料制造齿轮，如铸铁、 尼龙、酚醛树脂等，都可以降低噪声。 采用阻尼涂层的方法把阻尼材料涂敷在齿轮上或填入 齿轮内部，这样既可以吸收部分声能，又能阻止声能 的传播，达到有效降噪的目的。 采用加阻尼环的措施也能提高降噪效果。阻尼环是由 铸铁或阻尼合金制成，嵌装在齿轮体环槽内，利用阻 尼环与齿轮体间的滑动摩擦阻尼对齿轮振动起抑制作 用，从而降低噪声。 尽量不淬火。齿轮淬火后，衰减率降低，噪声增大。 对于强度要求不高的齿轮，为了降低噪声，可不必淬 火。
3.2 调整合适的轴承间隙
调整轴承间隙，其作用是给滚动轴承施 加预紧力，提高刚度，增加摩擦阻尼。 预紧力过小，承载时易产生窜动：预紧 力过大，则会加剧轴承的摩擦、磨损和 噪声，并使轴承温升增加。
3.3 轴承外环与支承孔和轴承的配合以略松 为宜 可使接触处油膜对外环振动起阻尼作用， 并以免因支承孔和轴的圆度误差而影响 内外轴承内外环变形，引起冲击和噪声。
2.3 改用斜齿轮或人字齿轮
斜齿轮传动的噪声低于直齿圆柱齿轮传 动；人字齿轮的噪声更低，但必须制造 精确。对于磨齿的斜齿轮，随着螺旋角β 增加，噪声减小，β为30°附近噪声最小。 但是，若齿轮传动轴刚性差，容易引起 轴向振动，则噪声可能反而随p增加升高。
2.4 改进齿轮参数
在结构条件许可且满足强度、刚度、传 动比要求的前提下，改进某些齿轮参数， 可有效地达到降低噪声的目的。
2.8 提高安装和装配质量
齿轮的安装和装配质量，对噪声产生与 控制起着重要的作用。
2.8.1 提高安装和装配质量
经测试不需要更换的齿轮，装配前应做好清洗工作； 斜齿轮和伞齿轮若需更换，则应成对更换，否则会因 接触不良增大噪声； 伞齿轮在装配时需调整好间隙； 啮合齿轮的轴安装时必须保证平行度的要求：齿轮轴 座具有足够的刚，键槽与键的配合间隙合适，使齿轮 正常啮合，减小齿与齿的冲击。啮合齿轮中心距越大， 影响就越大； 齿轮偏心、动平衡不良都会产生振动和噪声，尤其是 转速高，质量大、直径大的齿轮。因此，对于质量大、 直径大的高速齿轮，安装时要调整好平衡块，作好动 平衡； 在主轴上安装铸铁套，可增大阻尼，减小齿轮引起的 振动和噪声。
4.1 箱体噪声的控制
改用吸声性能好的材料做箱体盖板以及各种外露的运 动部件的罩壳，既防止噪声直接传出，又起到了吸声 作用。 在制作箱体时，采用高阻尼材料（如铸铁、塑料等） 或在箱体内壁表面涂上一层橡胶，可起到衰减噪声的 作用。 适当把箱体的箱壁加厚，或在箱体上加筋都能提高箱 体的刚度，减少箱体的振动，实现降噪。 测出箱体上声压级量大的地方，用点焊的办法加筋， 以增加阻尼，提高固有频率，从而达到减振和降噪的 目的。
齿轮传动噪声的控制
——夏卿坤
1.前言
在机械传动中，齿轮机构由于具有结构紧凑、传动比 稳定、传递功率大、传动效率高、使用寿命长等优点， 因而使用十分广泛。齿轮机构的主要缺点是振动和噪 声较大。 噪声是各种不同频率和声强的无规律的、杂乱的组合。 噪声起源于振动，其大小不仅决定于振源的传递和噪 声的辐射。控制噪声最有效最根本的途径是直接控制 噪声源，即使是对噪声源的局部减弱，也将有助于对 传播途径和接收者这两方面噪声控制工作的简化，并 将起到提高抑制噪声的效果。因此降低噪声的根本途 径在于控制振源，并减小噪声的传播。根据声学理论 和实践可知，通过对齿轮噪声、轴承动噪声和箱体噪 声的控制，能有效地降低机械传动中的噪声。