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变速箱齿轮噪声和降噪论文

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变速箱齿轮噪声和降噪论文 摘 要:在我国工程机械生产制造中,变速箱齿轮噪声的分析降 噪具有非常重要的作用。综上所述变速箱齿轮制造精度对噪声的影 响主要有以下三个因素:齿距累积误差、齿距偏差、径向跳动与齿 廓总偏差。变速箱齿轮噪声降噪设计和改进方法包括以下内容:齿 轮重叠系数和变位系数、齿轮模数和齿数改进、齿廓修形、螺旋线 修形、精度等级及粗糙度改进、采用细高齿等。在进行降噪处理时, 设计人员应熟悉齿轮啮合噪声产生的原理、实际的工作环境及用 途,合理选用降噪方法。 关键词:变速箱 齿轮噪声 降噪 1 齿轮啮合噪声产生的原理 1.1 啮合齿轮节 在啮合齿轮的工作过程中,要保证齿轮的接触点连续依次运 转,并且保证在 NN 上,齿轮 1 按照顺时针方向成为主动轮,以 ω 1 角速度运行;齿轮 2 按逆时针方向回转成为被动轮,以 ω 2 的角速 度运行。传动中两齿轮从啮合起点 B1 开始啮合,当两个齿轮运行 至 NN 啮合线上的 B2 点时,两个齿轮间会脱离接触。在齿轮运行过 程中,由于基圆展开角对应的渐开线弧长不同,导致齿面之间出现 相对滑动,滑动速度也发生改变,当运动至 B1 与 B2 之间时,两个 齿轮之间的相对速度达到最大;当滑动到节圆切点时,两个滑轮间 的相对速度减到最小。 啮合齿轮的啮合面由于相对滑动会产生摩擦力,相对滑动速度 改变,相对摩擦力方向也随着改变,节点力的动脉也随之改变。在 啮合面上,脉动力大小与齿轮啮合过程的传动力、持续时间、齿轮 的摩擦系数、回旋速度、相对滑动速度等成正比。齿轮表面的粗糙 度较高,齿轮传动时的功率越大,转速越高时,两个齿轮之间的脉 动力将越大。实际操作过程中,由于受到脉动力的冲击,齿轮啮合 面会产生噪声,具体情况如图 1。 1.2 齿轮不*衡振动产生噪声 齿轮以及相关的旋件在制造和安装过程中不*衡会使齿轮产 生不*衡振动噪声,其是一种整体惯性力。整体惯性力造成齿轮在 转动时出现不*衡的振动和低频率的振动,然后就会产生噪声。不 *衡振动产生的噪声会通过固体和空气传播出去。 1.3 齿轮啮合冲击 在啮合过程中,齿轮会产生一定的弹性变形,在静止时,正常 齿轮会受力产生一定的变形,在啮合过程中,齿轮会由于负载变化、 荷载量较少,在啮合后齿轮会向荷载位置恢复形变。当突然遇到外 界加速度之后,比较容易同原因齿轮产生啮合现象,进而产生形变, 严重影响齿轮的整体性能。 2 变速箱齿轮制造精度对噪声的影响 2.1 齿距累积误差 齿轮累积误差主要是齿轮运行时间较长产生的,齿轮在啮合过 程中,累积误差表现为每周一正一负,使齿轮发生摆动,变速箱齿 轮在摆动过程中会产生不同程度的噪声。 2.2 齿距偏差 齿距偏差是齿轮产生噪声的主要影响因素,齿轮偏差导致齿轮 间产生振动,实际生产过程中,齿距偏差使齿轮啮合过程中刚度变 化增大,并发生相互抵消或增强,不仅严重影响齿轮运转的效果, 同时会产生噪声。齿距偏差使齿轮啮合过程中摩擦力增大,直接导 致冲击噪声加大。 2.3 径向跳动与齿廓总偏差 齿圈之间的径向跳动和齿廓间的总偏差在变速箱齿轮啮合过 程中会产生多次冲击性的振动,齿轮间啮合过程中,齿轮的精度越 低,产生的噪声强度会越大。 3 变速箱齿轮噪声降噪设计和改进方法 3.1 齿轮重叠系数和变位系数 齿轮间的稳定性与齿轮啮合重叠系数呈正比,随着齿轮啮合重 叠系数的增加,齿轮噪声会越小,这是调节齿轮重叠系数的基本原 则,在调整和设计过程中,设计人员应首先选用斜齿轮传动,加大 齿轮啮合段和齿轮刚度,提高齿轮对噪声的控制。齿轮的变位系数 在很大程度上会制约齿轮强度,提高齿轮吻合效果,影响齿轮之间 的啮合噪声。 3.2 齿轮模数和齿数设计改进方法 齿轮的模数与刚性在设计过程中存在着密切关系,在改进过程 中,传动功率越大,齿轮发生变形的可能性就比较大;模数越大, 噪声越小。实际运行时,荷载比较小的齿轮,为了提高经济效益, 设计模数就会比较少。 3.3 齿廓修形 在受荷载情况下,齿轮运行时会产生变形。研究表明,齿轮齿 廓形状对齿轮噪声的强弱有很大的影响,齿廓修形可以分为修根、 修缘和修 K 形齿。在对啮合齿轮进行修形时,设计人员要对形状偏 离进行有意识的修改,保证齿根与齿顶进行修削。 3.4 其他降噪改进方法 齿轮降噪设计改进还包括螺旋线修形、精度等级及粗糙度改 进、采用细高齿。螺旋线修形过程中主要按照齿线的方向进行齿面 微量修削,保持齿面形状和原有齿形的偏差;精度等级和齿面粗糙 度在很大程度上会影响齿轮噪声的产生,齿轮进行轻载过程中的啮 合误差较小,重载过程相反。在精度等级调节时,会大大降低齿轮 噪声。设计人员应适当采用润滑剂,较小齿面间的摩擦力,降低噪 声强度。 4 结语 在我国工程机械生产制造中,变速箱齿轮噪声的分析降噪具有 非常重要的作用。综上所述变速箱齿轮制造精度对噪声的影响主要 有以下三个因素:齿距累积误差、齿距偏差、径向跳动与齿廓总偏 差。变速箱齿轮噪声降噪设计和改进方法包括以下内容:齿轮重叠 系数和变位系数、齿轮模数和齿数改进、齿廓修形、螺旋线修形、 精度等级及粗糙度改进、采用细高齿等。在进行降噪处理时,设计 人员应熟悉齿轮啮合噪声产生的原理、实际的工作环境及用途,合 理选用降噪方法。 参考文献 [1] 邓小君,杨自明.谈谈齿轮传动中的减振降噪[J].水利电 力机械,2000(3). [2] 黄开有.齿轮传动机理分析与控制对策[J].现代机械, 2005(1).



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