齿轮传动的噪声控制策略探讨

齿轮传动的噪声控制策略探讨

作者：邢科亮

来源：《科学与信息化》2018年第11期

摘 要 齿轮传动时容易产生噪声污染，直接影响到齿轮的工作效率。齿轮是机械结构中的传输装置，负责传递、减速、运转等多项功能，齿轮传动时的噪声干扰比较明显，其会影响齿轮噪声传动的效果。齿轮传动时会产生一定的振动，也就是引起噪声的一项原因，本文主要分析齿轮传动时噪声控制的相关策略。 关键词 齿轮传动；噪声控制；策略

机械齿轮传动时的结构复杂，传动过程中会出现不规则、不同频率的噪声。齿轮传动噪声主要是由振动引起的，噪声会随着齿轮的转动逐渐向外辐射，必须在齿轮传动时采取可靠的噪声控制策略，降低噪声的干扰，最主要的是提高齿轮传动的效率。 1 齿轮传动减少噪声的措施

齿轮传动过程中要采取几项方法减少噪声，首先要保障齿轮传动期间各项部件的平衡度，齿轮为旋转件，部件质量不均匀时会有偏心的问题，齿轮来回传动时就会有噪声，减少齿轮噪声时就要控制传动过程中各项部件的平衡度；其次预防齿轮传动过程中的共振现象，共振不仅会产生噪声还会对齿轮造成一定程度的破坏性，积极提升齿轮传动时的整体刚度，预防齿轮结构中出现共振，由此可以降低噪声的发生概率；然后是改善齿轮结构的阻尼特征，齿轮传动时选用阻尼降噪材料，如：阻尼降噪复合材料、聚合物基阻尼降噪材料等，通过阻尼材料减少齿轮传动的噪声；最后根据齿轮传动的状态适当调整齿轮运动部件的尺寸，最大化的预防齿轮运动部件的冲击，同时避免齿轮结构发生碰撞，进而才能减少齿轮传动噪声。齿轮传动减少噪声的措施中，也会实现噪声的控制，为齿轮传动提供优质的运行环境，满足机械生产的需求，缓解振动噪声的干扰，还能延长齿轮结构的使用寿命。 2 齿轮传动噪声控制的策略

结合齿轮传动应用，列举齿轮传动过程中噪声控制的实际策略，有效控制齿轮传动的操作。

2.1 轮齿边缘修正

齿轮传动噪声控制时应该修正齿轮的边缘位置，防止边缘处有摩擦噪声。齿轮传动时会出现弹性形变，齿轮传动啮合时就会存有冲击，导致齿轮边缘形状出现问题，齿轮传动时就会瞬间发生顶撞问题，修正齿形之后就可以控制边缘冲撞，提高齿轮传动的通畅性，有效控制了噪声[1]。齿轮边缘修正时还要采用逐渐啮合的方法，也就是保持齿轮一端偏大于另一端的传动

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方式，促使齿轮逐步实行啮合，避免齿轮突然啮合时出现刚度冲击，也可以在齿轮啮合时适当地减少弯曲刚度，通过降低一对齿轮啮合的变曲刚度，预防齿轮传动周围环境中的振动噪声。 2.2 提高制造精度

齿轮制造精度与传动噪声存在直接的关系，最大程度的提高齿轮制造的精度，可以有效避免齿形误差，合理控制齿轮噪声[2]。列举提高齿轮制造精度的方法，如：①齿轮结构中分为主动齿轮、从动齿轮，从动齿轮制造时要注意啮合起点位置处的弯曲设计，降低周节误差，避免齿轮传动时出现忽大忽小的噪声，主动齿轮与从动齿轮相反，其在啮合终点弯曲位置会出现较大的噪声，实际此位置的噪声可以基本忽略，在齿轮制造时就要以从动齿轮为主，终点调整从动齿轮，以便控制齿轮传动的噪声；②齿轮制造时控制好边缘位置，避免边缘位置接触时出现噪声；③齿形制造也是一项重要的工作内容，齿形制造时采用的是滚、剃的制造方法，齿轮啮合位置制造时需考虑瞬间回转角，防止出现传动不平稳的情况，剃齿结构可以制造成中凹形，齿面中间位置保持良好的接触方式，明显减少振动噪声的发生概率。 2.3 适当选用齿轮

齿轮制造中的噪声控制测量中应该适当的选择齿轮结构，一般情况下斜齿轮、人字齿轮的振动噪声明显低于直齿结构的齿轮[3]。人字齿轮的噪声是最低的，其对制造工艺的要求非常高。本文以斜齿轮为例，分析制造中如何控制噪声干扰。斜齿轮的磨齿操作中，螺旋角数值越大噪声越小，当螺旋角设计为30°时，齿轮传动以及周围结构中产生的噪声最小，制造中还要为斜齿轮选择刚性较大的轴承，防止轴承出现振动噪声。 2.4 改进设计参数

齿轮传动噪声控制中采用改进设计参数的方法，在保障齿轮刚度、强度参数标准的情况下，通过优化部分参数来实现噪声控制。齿轮设计参数的改进方法有：①缩减齿轮直径，齿轮可以当作圆板，直径较小时激振力保持恒定状态，齿轮噪声辐射会减小；②改进线速度设计，齿轮传动线速度越小噪声振动越小，齿轮传动速度较低时，本身产生的不平衡离心力会越低，减少速度后齿轮结构与齿面的冲击力会变小，进而控制了传动噪声；③设计齿轮宽度，齿轮中强度允许条件下要尽量的降低齿轮的宽度数据，齿轮宽度越小，齿轮传动时的衰减性能就会减小，降低排气速度的同时控制噪声振动；④齿轮模数设计，齿轮荷载偏低要设计小模数，控制好齿轮加工时的误差，为了减少模数可以适当增加齿数，增大啮合系数，保持齿轮传动的平稳性、可靠性。 2.5 优化齿轮润滑

润滑是齿轮传动中不可缺少的一部分操作，润滑方法不正确就会加重振动噪声的程序，润滑虽然是齿轮传动的必须环节，但是润滑在齿轮缝隙中也会引起噪声，为了控制齿轮传动的噪声就要优化齿轮润滑的过程[4]。齿轮润滑时要选择优质的产品，润滑时选择侧面滴入的方

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法，不能选择飞溅润滑的方式，一方面发挥润滑油的润滑作用，另一方面发挥润滑油的冷却作用。如果齿轮润滑中使用了黏度稍高的润滑油，就要增加润滑阻尼，以此来减少齿轮传动时的磨损噪声。 3 结束语

齿轮传动过程中的噪声不能忽视，减少噪声的产生并控制噪声才能提高齿轮传动的效果，改善齿轮传动的环境。本文重点分析了齿轮传动时减少噪声与控制噪声的方法，全面落实到齿轮传动过程中，避免影响齿轮传动的过程，积极提高齿轮传动工作的效率。 参考文献

[1] 王学莲.对渐开线圆柱齿轮噪声的探讨[J].机械工程与自动化，2017，（03）：192-194. [2] 曹鑫.人字齿行星齿轮传动系统齿轮修形研究[D].南京：南京航空航天大学，2017. [3] 王郑力.渐开线齿轮传动啮合效率及噪声分析[J].机械，2016，43（04）：43-48. [4] 张锋.基于压电作动器的齿轮传动系统振动主动控制及算法研究[D].重庆：重庆大学，2013. 作者简介

邢科亮（1982-），男，浙江绍兴新昌人，学历：学士，工作单位：浙江捷昌线性驱动科技股份有限公司，研发工程师，研究方向：线性驱动产品研发。