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影響齒輪噪音的因素與解決方法
發布日期:[2009/10/27]                                   共閱[3708]次


    一.齒輪類型對噪音的影響:

   不同類型的齒輪,由于它們的幾何特性不同,將有不同形式的嚙合過程。

例如:在載荷與速度相同的條件下,斜齒輪的噪音可比直齒輪低3~10dB;

二.壓力角對齒輪噪音的影響:

    為了傳遞一定的功率須保待F為定值。如果增大壓力角a,就得增大齒面法向力Fn,這在具有摩擦力的實際齒面上就會增大節線沖力和嚙合沖力,因而導致振動和噪音級的增大。

    雖齒輪中心距誤差并不影響漸開線齒形的準確嚙合,但其變動卻引起工作壓力角周期性變化。

例如:齒輪在軸上的偏心,將以齒輪的回轉頻率改為變其中心距,這樣勢必調制齒輪傳動的振動和噪音的頻率,調制的幅值將取決于偏心量的大小。

三.重合度對齒輪噪音的影響:

輪齒在傳遞載荷時有不同程度數變動。這樣在進入和脫離嚙合的瞬間就會產生沿嚙合線方向的嚙合沖力,因而造成扭轉振動和噪音。

如果增加瞬間的平均齒數,即增大重合度,則可將載荷分配在較多的齒上,使齒面單位壓力減小,從而減小輪齒的變形,改善進入嚙合和脫離嚙合時的沖擊情況,因此也降低了齒輪傳動的扭轉振動和噪音。

重合度由1.19增大至2.07時在1000rpm時降低噪音4dB,而在2000rpm時降低噪音6dB。

對斜齒輪,可通過改變螺旋角β和齒寬b而增大重合度,而且可大大超過直齒輪,但螺旋角也不宜過大,否則另引起軸向振動。

增加齒數,大齒頂高系數或減少壓力角均可增大重合度,減少振動和降低噪音。

四.齒輪精度對噪音的影響:

齒輪噪音受齒輪精度的影響極大,降低齒輪噪音的第一步就是提高齒輪精度,對精度極度低的齒輪,采用其它任何降噪音措施都是徒勞的。

在單項誤差這中,影響最大的是齒距(基節或周節)和齒形兩項:

1.   齒距:

噪音與基節誤差成正比例增減,當轉速增高或者負荷增大時,噪音增減的梯度也增大,而且,在齒輪一轉中,即使有一個齒距誤差較大,則噪音也明顯增大。

2.   齒形:

只給出齒形誤差的大小,并不能判斷出其對噪音的影響,重要的是齒形的誤差形狀,例如在節點附近的”中凹“會使噪音增加很多。

3.   齒圈徑向跳動

由于音的調制,在齒輪噪音里有時產生多種尖叫音,偏心等引起周節的連續變化,產生在齒輪回轉頻率有關的長周期噪音,人耳對此十分敏感,特別在高速時影響很大。

4.   齒面粗糙度與濃度:

齒輪誤差對噪音的影響很大,特別在此嚙合頻率高的領域里,聲壓級相當高,發出難聽的聲音。

五.齒輪參數,結構形狀對噪音的影響:

1.齒輪直徑:

若將圓柱齒輪當作圓板,則按聲學原理其周圍輻射的噪音取決于它的聲輻射面積,所以增大齒輪直徑將降低噪音不利。

2.齒寬:

齒寬與輪齒的彎曲變化成正比。噪音隨著齒寬增加而減小,但是對于加工精度差的齒輪,在大的載荷下彎曲變形對加大齒寬的影響不大,因此,嚙齒沖力和噪音并不有所降低。此外,增大齒寬將容易增大由于制造和安裝齒輪帶來的齒向誤差,這對降低嚙合沖力和噪音將有極大的影響。

3.齒坯結構:

圓柱齒輪坯的結構形狀一般有整體形和輻板形兩種。輻板形齒坯噪音較高。降低輻板形齒坯噪音可用陰尼環,厚的齒坯有較好的振幅衰減性能。

六.輪加工工藝方法對噪音的影響:

1.滾齒工序

A滾刀安裝后,徑向跳動量不大于0.020mm.

B控制好剃前滾刀前刃面的徑向誤差,齒距等分誤差與累積誤差。

C.齒圈的徑向跳動比標準公差壓縮1/3,齒輪端面跳動同樣控制在0.020以內。

D齒面光潔度不低于△5。

2. 剃齒工序:

A剃齒刀修形:

大于55齒的齒輪用標準剃齒加工,小于55齒的齒輪,則采用修形刀加工,修形量較小,一般0.020mm左右。

B對轉速較高的齒輪,采用剃鼓形齒,鼓形量不大于0.02mm,對非鼓形齒則力示其接觸斑點盡量控制在齒形中部區域。

上速兩項措施對提高齒輪傳動平穩性,減少沖擊和降低噪音是比較有效。

3.熱處理工藝:

應采用高頻淬火,嚴格控制淬火規程,減少齒輪變形為珩齒創造條件。

5.   珩齒工序:

珩齒的作用,主要提高齒廓表面光潔度,切削量以0.01~0.02mm為宜,否則將破壞齒輪的原始精度,對此,通常的珩齒工藝作了如下改進:

A.    在珩齒過程中,徑向壓力調整必須適當,使珩磨輪與工件之間始終保持恒定壓力。一般在10Kgf.cm,刀架處于浮動狀態,珩輪與工件之間為無間隙嚙合

B.    珩磨輪自身的切削力與制造珩磨輪的材質配方有關,將環氧樹脂與金剛砂磨料由原1:1.6改為1:1,磨粒按齒輪模數大小由粗變細,即原100#~200#改150#,這樣可使珩輪切削性能降低,塑性增強。

C.    為了與剃鼓形齒相適應,在部分齒輪中,采用了珩鼓形齒的手板,這樣對提高齒輪接觸強度,傳動平穩性和降低齒輪噪音起了較大作用。

七.齒廓修形,齒向修形對噪音的影響:

由于輪齒存在周節與基節偏差以及彈性變形,使齒輪嚙入或嚙出時,產生沖擊和角速度的變化就是頂刃嚙合產生干涉所致。

當被動輪周節或基節大于公稱值時,將在被動輪齒頂發生頂刃嚙合,便產生振動和噪音。

齒面修緣是將輪齒修成鼓形齒,以便受載時靠近齒寬中部先接觸,再逐擴大到整個齒寬,以改善載荷分布狀態有利于減少振動與噪音。
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