降低齿轮传动噪声的方法
在直齿轮传动过程中, 啮合齿数在 1 ~2 对之间变化, 而其传动的扭矩近似恒定。因 此, 啮合轮齿的变形量在不断变化, 这就使得 齿轮的实际啮合点在不断变化,最终造成齿轮 啮合时在被动齿轮齿顶处产生撞击。因此, 消除或减小齿轮传动中的撞击是降低噪声的 有效途径。采用齿轮修缘能有效减小齿轮传 动中的撞击,齿轮修缘也就是在设计齿轮尺寸 时,根据齿轮负载后的变形情况来调整齿轮尺 寸。齿轮修缘方式主要有长修缘、短修缘和 齿向修缘。
(3)提高切齿刀具质量对外购的齿轮刀具 必须进行检验,必须达到 AA 级要求。齿轮刀 具刃磨后必须对刀具前刃面径向性、容屑槽 的相邻周节差、容屑槽周节的最大累积误差、 刀齿前面与内孔轴线平行度进行检验。刀具 的安装精度: 刀具径向跳动控制在 0 . 0 0 3 m m 以下, 端面跳动 0 . 0 0 4 m m 以下。
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动型式, 使用修缘法, 提高齿轮精度, 降低表面粗糙度及正确装配等来降低齿轮传动噪声的方法。
关键词:齿轮 噪声 控制
中图分类号: T H 1 2
文献标识码: A
文章编号:1672-3791(2007)08(b)-0018-01
齿轮传动在各种机械中有着广泛的应用, 与带传动、链传动、蜗轮蜗杆传动等相比较有 很多优点。例如:传动的速度范围广、传递的 功率大、传动可靠、结构紧凑、寿命长、能保 证恒定的瞬时传动比,但它的缺点之一是噪音 大。齿轮传动噪声的影响因素很多,因此可以 从多方面考虑降低齿轮传动的噪声。下面就 从三个方面对齿轮传动的降噪方法进行总结。
(2)减少热处理变形齿坯在粗加工后成精 锻件,要进行正火或调质处理。在正火或调质 处理中,要保持炉膛温度均匀,以及采用工位 器具,使工件加热及冷却均匀。需钻孔减轻重 量的齿轮, 应将钻孔工序安排在热处理后进 行。齿轮的最终热处理采用使零件变形较小 的齿面高频淬火;高频淬火后可得到具有高的 强度、硬度、耐磨性和疲劳极限的齿面,而心 部仍保持足够的塑性和韧性。为减少变形。齿 面高频淬火应采用较低的淬火温度和较短的 加热时间, 均匀加热、缓慢冷却。
(6)提高齿坯精度齿坯本身的加工精度是 影响齿圈径跳和齿向误差的重要因素。齿轮 孔的尺寸的精度要求在孔的偏差值的中间差 左右分布,定在± 0.003 ̄ ± 0.005mm,齿坯的 端面跳动及径向跳动为 6 级,定在 0.01 ̄0 . 02mm 范围内。另外也可对中心孔进行研磨。
(7)箱体孔精度提高加工箱体孔的孔距精 度和同轴度,可降低齿轮传动噪声。
(8)生产控制生产中注意质量控制,去除毛 刺, 并防止磕碰伤, 对加工完成的齿轮配以专 门的保护套,可以有效降低齿轮传动噪声。
3 齿轮安装时的噪声控制
(1)轴承若使用滚珠轴承,同一精度的滚珠 轴承, 滚珠个数越多, 刚性越好, 则噪声越小。 若使用圆锥滚子轴承,则安装时轴向定位间隙 要合理,较大或较小都会产生噪声。
应尽可能增加箱体刚度、抗振性能, 同 时设计成封闭式பைடு நூலகம்体。 1.6 齿轮传动比
升速时 i ≤ 2,降速时 i ≥ 1/4。 1.7 选择合适结构
在满足强度要求的前提下,尽量减轻齿轮 重量。因而可将齿轮设计成腹板式结构, 而 尽量避免采用实心结构。这样可使齿轮的固 有频率降低,从而降低啮合的噪声 1.8 使用修缘法
参考文献
[1] 屈维德等.机床.北京机床研究所,1979 (4).
[2] 唐定国.等.齿轮传动技术的现状和展望. 机械工程学报,1993,29(5)∶35-41.
[3] 会田俊夫.著. 张展.译.齿轮的精度与性 能.北京:中国农业机械出版社,1985.
[4] 中国齿轮专业协会.2002年中国齿轮专业 协会年会文集.中国齿轮专业协会,2002, 9.
1 齿轮设计时的噪声控制
1.1 正确选择齿轮参数 (1)齿轮模数齿轮中心距确定后,在满足弯
曲疲劳强度的前提下,尽量降低模数。当齿轮 的分度圆直径一定时,模数 m 越小,则齿数越 多, 这样增加了重叠系数, 从而降低了齿轮传 动的噪声。若不能降低齿轮模数,应先考虑采 用斜齿轮。
(2)螺旋角在斜齿轮传动中,螺旋角一般应 在 8°~20°之间。实际应用中,较小传动功率 的条件下, 螺旋角可稍大于 1 6 °为宜。
2 齿轮加工时的噪声控制
(1)提高原材料的质量对原材料进行严格 的审查, 并从实际出发, 来选择合适原材料。 齿轮的材料一般有碳素钢、锻钢、铸钢、铸铁 和非金属材料(如尼龙、夹布塑料)等。为了降 低齿轮传动的噪声,在某些强度要求不高的场 合, 可使用非金属材料。可在一对啮合齿轮 中, 一个齿轮采用非金属材料, 另一个齿轮仍 用金属材料。一般是小齿轮用非金属材料,这 样可以降低齿轮传动的噪声。
(4)降低齿面粗糙度齿面粗糙度是影响齿 轮传动噪声的重要因素,尤其是齿面上精加工 刀痕的走向对齿轮传动噪声影响显著。剃齿 加工可获得最好的齿面质量。剃齿加工就是 用剃齿刀和齿轮啮合。加工时,剃齿刀主动旋 转, 带动工件也就是被加工齿轮被动旋转, 若 剃齿刀与齿轮是作无间隙啮合,那么剃齿刀就 会将工件齿面切下一层厚度约为 0 . 0 1 ~0 . 0 5 m m 的极薄切屑, 最终将齿轮加工完成。
齿轮线速度越高, 噪声也就随着增加。 设计时要注意控制齿轮系统尤其主传动系统 的齿轮线速度。 1.3 传动链
若机床高速传动链长,则高速齿轮啮合对 数也将增加, 从而增加了噪声。因此, 要尽可 能设计短传动链。 1.4 齿轮传动型式
在相同的转速范围内,斜齿轮比直齿轮噪 声低, 人字齿轮比斜齿轮噪声低, 螺旋锥齿轮 比直齿锥齿轮噪声低。 1.5 箱体结构
(5)提高齿轮精度齿轮精度一般在 6 ̄8 级 范围内,个别可采用 5 级精度。用磨齿方法加 工出的齿轮精度高,特别是研磨的方法。研磨
是在工件与工件之间,或在研具与工件之间加 入研磨剂, 在一定的压力下, 研磨剂中的磨料 对工件进行微量切削。但磨齿方法效率低。实 际加工中可多采用滚、剃齿工艺。另外可对剃 齿刀作刀齿修形,使加工出的齿轮齿形呈现中 凸形状。
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工 业 技 术
顾超 (嘉兴职业技术学院 浙江嘉兴 314036)
摘 要:本文以降低齿轮传动噪声为目的,从齿轮设计、加工、安装三个大方面,简单总结了通过正确选择齿轮参数,正确选择齿轮传
(2)装配装配前清洗齿轮端面的毛刺,装配 时选用同一台机床加工出来的左右旋齿轮组 装, 并且不能有不合理敲打, 防止零部件配合 部位有磕碰打伤现象。另外要提高工人装配 技术水平。这些将有利于降低齿轮的啮合噪 声。
4 结语
齿轮传动噪声与齿轮的设计、加工及安 装密切相关,特别是合理设计是决定噪声质量 的先天条件。因此应以合理设计为主抓手, 并严把加工质量, 提高安装精度, 从而降低齿 轮传动噪声。
(3)压力角我国对一般用途的齿轮传动规 定的标准压力角α =20°,但对重合系数接近 2 的高速齿轮传动,推荐采用齿顶高系数为 1~ 1.2,压力角为 16°~18°的齿轮,这样做可增 加轮齿的柔性,降低齿轮传动的噪音。
(4)齿宽随着齿宽的增加,噪声将减小,因 此可合理增大齿宽。
(5)齿轮直径当齿轮外径增大时,噪声将随 之增加,因此齿轮直径选择要合理。 1.2 齿轮线速度