第 ２９卷 第 ３期 ２０１３年 ２月
甘 肃科 技
Ｇａｎｓｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ３
Ｉ２．２９ Ｎｏ．３ Ｆｅｂ． ２０ Ｊ３
齿轮 传 动 噪 声 的分 析
常庆 江
（阳泉煤业集 团华 越机械有 限公 司 ，山西 阳泉 ０４５００８）
摘 要 ：对齿 轮传动系统产生的噪声从各方面进行 了分析 ，并从齿轮 传动 系统 的设计 、制造 、安装 和维护各方面进行 了降低噪声措施 的探讨 。上述 各个 环节 必须 得到 充分 的重视 和认 真地 落实 ，齿轮 传动 系统的噪声 才能 得到有效 的 控 制 。 关键词 ：齿 轮传动噪声 ；齿轮制造精 度 ；公差组 ；齿 轮计算载荷 Ｐｅａ；齿轮传动降噪系统工程 中 图 分 类 号 ：ＴＨ１３２
呢？我们 以标准斜齿圆柱齿轮传动为例 ，它的啮合 减小时 ，其承受的计算载荷 ｐ 将变大。因此 ，设计

线单位长度上的计算载荷 Ｐ 。为 ：
时可增 加齿宽 来 减小 恒 定扭 矩 下 的单 位 负载 ，以 降
Ｐ ＝Ｋｏ·Ｋ ·Ｆ ／（ｂ·ｓ·ＣＯＳＯ￣）
低轮齿挠曲，减小噪声激励，从而降低传动噪声 。
式 中 ： 为啮 合 齿 对 间 载 荷分 配 不 均 匀 系数 ；Ｋ 为
ｄ）根据齿 轮声 辐 射特性 分 析 ，噪 声 将 随 着 引起
载 荷 系数 ；Ｆｔ为 圆 周 切 向力 ；ｂ为齿 宽 ； 为端 面重 辐 射 的齿轮 端 面面积增 大而增 大 ，因此 ，可 以在齿 轮
迭 系数 ； 为齿轮端 面 压力 角 。 由上 式 可 以看 出 ，对 的大端 面上设 计减 重孑Ｌ来 降低 噪声 。
量 。随着 “以人 为本 ”理 念 的深 人 人 心 和 机 械 工 业 成齿轮端面跳动过大或与其轴心线不垂直 ，引起 轮
的进一步发展 ，以及 ＩＳＯ１４０００的推广和环保 呼声 的 齿 在旋 转 啮合 时产 生 冲击 ，且 啮 合 区周 期 性 移 动 ，
提高 ，齿 轮传 动噪 声 必然将 被行 业人 士所关 注 ，也 必 因而在齿轮传动时呈现周期性的噪声 。
然引起人们的重视和改进的要求。就此将从齿轮传 １．２ 高频 噪声
动噪声的起 因和降低噪声 的措施 这两方面进 行探
这种 噪 声 较 刺 耳 ，一 般 在 ８５ｄＢ（Ａ）左 右 ，主 要
讨 。
是 由于齿轮 齿 向误差 或安 装 时两轴 线平行 度误 差 引
１ 齿轮传动 噪声起 因分析
起 。 １．３ 高频 冲击 噪声
某一 特定 齿轮 ，首先假 设 当齿 轮轮齿 所 承载 的 凡 圆
５）实 践 研 究 表 明 ，采用 圆 筒 形 箱 体 对 减 振 有
周切 向力为一恒定值时 ，似乎计算载荷 ｐ 也为一恒 利 ，在其 他条 件相 同时 ，普通 结 构箱体 的噪声 比圆筒
定值 ，其实不然。我们知道 ，齿轮在加工时 ，每个轮 形箱体噪声级平均高 ６ｄＢ，因此 ，应尽量采用此 圆筒
项公 差分成 三个 公差 组 ：公差 组 Ｉ一 传 递 运动 的准 确性 ：通过 切 向综合 公 差 、周节 累积公 差 及 公 法线 长 度 变 动 公 差 等来 检验 齿 轮 的精 度 ；公 差 组 Ⅱ一 传动的平稳性 ：通过切向相邻一齿综合公差 Ｆ 径向相邻齿综合公差 Ｆ。”及齿形公差 等来检 验齿轮的精度 ；公差组 Ⅲ一 载荷分布 的均匀性 ：通 过齿向公差 等来衡量。由此引出本文的论点 ：引 起齿轮传动噪声最主要的原因就是齿轮所承载的各
表 １ 某铣床 生产商提供的噪声测试数据
根 据《金 属 切削 机 床 噪声测 量 方 法》（ＪＢ２２８１— ７８）规定 的要 求 ，一 般 机 床 噪 声 标 准 为 ８３ｄＢ（Ａ）以 下 ，由表 ｌ可见 ，铣床的齿轮传动在高速区产生的噪 声 是不 符合 要求 的 。
原部颁标准 中，对齿轮的制造精度规定了 １２个 精度等级 ，其 中 １、２级是为发展远景规定 的，目前 的加 工工 艺 尚未 能 达 到 此 水 平 ，７级 为基 础 级 。按 齿轮各项误差对传动性能的主要影响 ，将齿轮 的各
众所周知 ，齿轮传动是机械传动当中最普遍 、最 现 ，齿 轮传 动 的噪声类 型 主要有 以下几 种 。
重要的传动方式之一 。传统上衡量齿轮传动系统性 １．１ 周 期性 噪声
能 、质量的指标主要是负载能力 和疲劳寿命 这两个
这种噪声忽高忽低 ，呈周期性变化 。它的主要
因素 ，而基本上不对齿轮传动的噪声加 以考虑和衡 起 因是齿轮在加工或 安装 时存在齿 向误差△ＦＢ，造
差 ，将不 会 有噪声 的出现 或者 说可 以忽 略不计 ，但 事
这种 噪 声 听起 来 有 明 显 的打 点 声 和摩 擦声 ，主
实 上这是 不 可 能 的 。那 么 ，齿 轮传 动 产 生 噪 声 的 具 要 是 由齿 面上 的磕碰 和 毛刺 引起 。 以下 是 国内某 铣
体情况如何呢？我们在铣床 噪声 的现场测试 中发 床生产商提供的噪声测试数据 ，见表 １。
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种 变载荷 力 （瞬 时 冲击 力 、周 期 性 力 、随 机 力 ）以 及
３）德 国奥 帕 兹 的 研究 表 明 ，扭 矩 恒 定 时 ，小 齿
这些 力对齿 轮 在制造 和 安装 时所产 生 的各种误 差 的 宽将比大齿宽的噪声曲线梯度高。这 也能从 上面的
作用所产生的结果。那么这些力是如何产生作用的 计算载荷 ｐ 。计算公式得到论证 ：当齿轮轮齿宽度 ｂ
我们知道 ，齿轮传动系统在工作 中起着传递运
这 种 噪 声 就象 有 东 西 在连 续 敲 击 ，而且 位 置 不
动 和承 载扭 矩 的作 用 ，它 的传 动通 过 轮 齿 的啮 合 来 易辨 别 ，主要是 由齿 形误 差 △Ｆｆ引起 。
实 现 ，从 理 论上说 ，假 如齿 轮 的制造 和安装 都 没有 误 １．４ 低 频 冲击 噪声