浅谈齿轮传动噪声分析与控制

接触 ． 但 是 它 是 由 齿 顶 的 一 端 逐 渐 进 入 啮合 ． 其 接 触 线 开 始 由短 变长 ． 以后又逐渐缩短 ． 直 到 脱 开 啮 合 为 止 由生 轮 齿 与 轮 齿 之 间 的 冲撞 力称 为 “ 啮 合 冲 力” 节 线 冲 力 和 啮合 冲 力 都是 齿 轮 产 生 振 动 和 噪 声 的 激 励 源 １ ． １啮合 齿 轮 节 点 的脉 动 冲 击 堆 渐 开 线 齿 轮 在 传 动过 程 中 ．各 对 轮 齿 的 接 触 点 运 动 轨 迹 始 终 在 啮合 线 上 依 次 前 进 。根 据 齿 轮 的 啮合 原 理 可 知 ． 齿 轮 副
间 的相 对 摩 擦 力 的方 向突 然 改 变 ． 从 而 产 生 了脉 冲力 节 点处 的 脉 冲力称为 “ 节 线冲力 ” 另外 齿轮轮齿 在手里运 转过程 中． 总 会
产 生 一 定 的 弹 性 变 形 ．再 加 上 齿 轮 的 制 造 误 差 和装 配 误 差 等 因 素 ． 当被动齿轮轮距或基 节大于公称值 时 ． 将 在 被 动 齿 轮 轮 根 发
一
在 传 动 过 程 中在 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 开 始 点 和 啮 合 结 束 点 为 最 大． 而 在 节 圆切 点 的 滑 动 速 度 为 零 ． 同 时相 对 滑 动 速 度 的方 向 和 节 圆 切 点 开 始 改 变 南 于相 对 滑 动 速 度 的 大小 和 方 向 的改 变 以 及 滑 动 摩 擦 系 数 的存 在 ．必 然 存 在 大 小 和 方 向 相 应 改 变 的摩 擦 力． 这 也 必 定 在节 点 上发 生 里 的脉 动 冲 击 ， 即 节 线 冲 力 。 它 的 大 小 和 持 续 时 间 与 齿 轮 啮合 时 的 传 递 力 、 轮 齿 间 的摩 擦 系 数 、 相 对 滑 动 速 度 的 大 小 等 因素 有 关 因 此 ． 齿轮的传递功率越 大 ． 转 速 越高， 齿轮表 面粗糙度越差 ． 其 节 点 脉 动 冲 击 就 越 大 。这 种 在 啮
同情 况 ， 会 产 生 不 同程 度 的 振 动 与 噪 声 。 齿 轮 啮 合 传 动 时 ． 由 于 传 动 系统 的噪 声 发 生 的原 因 主 要 有 以 下几 个 方 面 ： 齿 面 间存 在 摩 擦 力 ． 相 对滑动速度在节点 上突然换 向． 导 致 齿 面 １ ）齿 轮 设 计 方 法 ： 参数选 择不当 ， 重合度过小 ， 齿 廓 修 形 不
齿 轮 传 动具 有 周 期 性 啮合 的 基 本 特 征 ．所 以齿 轮 的 振 动 不 声 辐 射 ． 称 为 自呜 噪 声 可 避 免 。 主 要 表 现 在 两 方 面 ：齿 轮 的 振 动 会 激 励 减 速 器 内 的 空 气， 因气 体 具 有 可 压 缩 性 ． 在 齿轮振 动的作用下 ． 四 周 的 空 气 就
浅 谈 齿 轮 传 动 噪 声 分 析 与 控 制
王飞
（ 中国 电子 科 技集 团公 司第 ３ ８研 究所
安徽
合肥
２ ３ ０ ０ ８ ８）
中图分 类 号 ： Ｔ Ｂ
面提 出了相 应 的控 制 噪 声措 施 关键词： 齿轮 传 动 噪 声 分析 控 制 方 法
文 献标 识 码 ： Ａ
２ Ｉ ２发 生 机 理
对 于 开 齿 齿 轮 传 动 ．加 速 度 噪 声 由轮 齿 冲击 处 直 接 辐 射 出
会 产 生 交 替 的 压 缩 与膨 胀 。 并产生声 波 ． 从而产 生噪声 ； 在 齿 轮 来 ． 自鸣 噪 声 则 有 轮体 、 传 动 轴 等 处 辐 射 出来 。对 于 闭式 齿 轮 传 啮 合 的 过程 中 ． 由于 齿 轮 间相 对 滑 动 产 生 滑 动 摩 擦 力 方 向随 时 动 ． 加 速 度 噪 声 先 辐射 到 轮 齿 箱 内 的空 气 和 润 滑 油 中 ． 再 通 过 齿 变化在节 圆上产生冲击力 ． 齿 与 齿 之 间碰 撞 产 生 啮 合 冲力 ． 从 而 轮箱 辐 射 出 来 ． 自鸣 噪 声 则 由齿 轮 体 的振 动 ． 通 过 传 动轴 引 起 支 产 生 噪 声 。现从 齿 轮 传 动 产生 的机 理 ． 齿 轮 传 动 的 噪声 分 析 和齿 座 振 动 ． 从 而 通 过 齿 轮 箱箱 壁 的振 动 而 辐 射 出 来 轮 传 动 的噪 声 控 制 等 方 面 来 分 析 齿 轮传 动 的 噪声 机 理 与控 制 因此 ． 齿 轮 系统 的 噪 声 强 度 ． 不 仅 与 轮 齿 啮合 的 动态 激 励 力 １ ． 齿 轮传 动 噪声 产 生 的机 理 有关 。 而 且 还 与 轮体 、 传动轴 、 轴承及箱体 等的结构形式 、 动 态 特 齿 轮在 传 动 过 程 中 由于 在 制 造 精 度 、 刚度 、 装 配 精 度 等 的 不 征 以及 动态 啮合 力 在 它 们 之 间 的 传 递 特 性有 关 一 般 来说 ． 齿 轮
当或 没有 修 形 ． 齿 轮 箱 结构 不 合 理 等 。
２ ） 齿轮加工方面 ： 基 节 误 差 和齿 形 误 差 过 大 ． 齿 侧 间 隙 不 合 理． 表 面 粗 糙 度 过 大 等
３ ）轮 系 及 齿 轮箱 方 面 ： 装 配偏心 ， 接触精度低 ． 轴 的平 行 度 差， 轴、 轴 承 的 刚度 不 足 ， 轴 承 的 回转 精 度 不 高 及 间 隙不 当等 。 ４ ）其 他 方 面 输 入 扭 矩 ： 负载扭矩的波动 ． 轴 系 的扭 振 ． 电 动 机及 其他 传 动 副 的平 衡 情 况 等 ３ ． 齿 轮 传 动 系 统 的 噪声 控 制 基 于 以上 分 析 ， 以 下将 从 齿 轮设 计 、 齿轮 加 工 、 齿 轮 装 配 等 几 个 方 面来 控 制 齿 轮 传 动 系 统 的噪 声 ３ ． １ 齿 轮 的类 型 和 材料 方 面 １ ） 齿 轮 的类 型 。 齿 轮 轮 齿 的 啮 合状 态与 齿 轮 类 型 有关 ， 直 齿 轮 的 轮 齿 在接 触 瞬 间是 整 个 齿 宽 的 接 触 线 ． 而 斜 齿 轮虽 然 也 是 线
文章 编 号 ： １ ６ ７ ３ — ５ ８ １ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ １ ０ ５ — ０ ２
摘要 ： 阐述 了齿轮 传 动 噪 声 产 生的 机 理 。 通 过 分析 齿 轮 噪 声 产 生 的机 理 和 影 响 因素 ， 从 齿 轮 材料 、 参数 、 加 工工 艺、 结构、 装 配等 方