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　　摘要：本文主要分析了齒輪產生振動噪音源、提出了齒輪傳動過程中的減振降噪的方法，以供大家交流參考。
　　關鍵詞：齒輪傳動，減振降噪，方法

　　我們知道，齒輪是靠輪齒之間的交替嚙合來完成動力傳輸的。理論上完全共軛、無制造誤差的齒輪，也會由于輪齒之間的同時嚙合齒數的不同，從而使其嚙合剛度發生變化，產生參激振動而向外輻射噪聲。當有制造誤差、安裝誤差和輪齒受力變形時，導致傳動過程中實際齒廓偏離理論共軛齒廓，從而產生隨時間變化的動態嚙合力，因而振動、噪聲的產生也是不可避免的。
　　　1、齒輪產生振動噪音源的分析
　　對于漸開線圓柱齒輪，產生振動噪聲的激勵源主要有：
　　　1、1嚙合剛度的變化
　　摩擦力方向在節點處發生變化從而產生節點沖擊，則又是由漸開線齒輪傳動的嚙合特性決定的。對于圓弧齒輪傳動，則不存在由摩擦力方向改變而導致的節點沖擊。但由于圓弧齒輪傳動理論上屬軸向共軛點接觸傳動，跑合后成為沿齒高方向的瞬時線接觸，受載變形后其接觸方式又變為具有一定面積與形狀的接觸跡，這個接觸跡在傳動過程中沿齒寬方向高速移動，從而造成力作用點位置的變化，這是產生振動、噪聲的客觀原因之一。
　　　1、2傳動誤差
　　傳動誤差是任一瞬時輸出齒輪的實際位置和理論上齒輪完全共軛嚙合時輸出齒輪位置之差，這個差值可以用角度計量也可以用沿嚙合線方向的線性位移來表示。它是有關制造誤差、安裝誤差以及輪齒變形綜合作用的結果。因此它和傳統意義上的相關誤差項目既有聯系又有區別。在齒輪動力學方程中，傳動誤差作為位移激勵影響齒輪的振動特性，所以，要改進齒輪傳動的動態性能，開展齒輪傳動誤差的研究是非常必要的。值得指出的是，時變嚙合剛度和傳動誤差對齒輪動態特性的影響隨齒輪運轉速度的高低其影響效果各不相同在低速運轉時，嚙合剛度的變化而導致的振動噪聲比傳動誤差所導致的振動噪聲要大，而在高速運轉時則正好相反。
　　　1、3動態嚙合力與摩擦力的沖擊
　　由于齒面間摩擦力方向的改變而造成的節點沖擊所產生的噪聲與上述兩種因素產生的噪聲量值相比是比較小的，且主要產生于直齒輪傳動。由于變形和齒距誤差而產生的嚙合點在嚙合線之前提前進入嚙合或在嚙合線之后的延遲嚙合，從而在輪齒頂部產生嚙入、嚙出沖擊，可以通過適當的齒頂、齒根修形以及螺旋線修整來消除。而由于一些制造誤差(如螺旋角誤差等)以及安裝誤差等導致的漸開線斜齒輪和圓弧齒輪的傳動誤差在傳動過程中近似于鋸齒波，它作為一種位移激勵引起動力學方程中的強迫激勵項不連續，從而產生較大的振動噪聲。消除這種傳動誤差靠傳統意義上的修形手段是無法解決的，而必須用所謂的拓撲修形在數控機床上來完成齒輪加工，因為理論上切齒條和齒坯的幾何運動關系已不是線性關系。
　　2、齒輪傳動過程中的減振降噪的方法
　　2、1適當的齒廓修形
　　從理論上講，實際上是減小齒輪的傳動誤差和嚙合剛度變化的幅度，齒廓修形可分為長修形、短修形以及螺旋線方向的修整三種。長修形適用于載荷轉速相對恒定的工作條件，而短修形則一般應用于轉速變化，從而使工作載荷小于設計載荷的情況，如汽車變速箱系統等。而沿螺旋線方向的修整主要是補償軸的安裝誤差以及彎曲變形而導致的偏載和振動。
　　2、2提高齒輪的精加工
　　一般情況下，提高輪齒表面精加工質量，能夠降低其傳動過程中所產生的振動噪聲。但有時由于滾齒機以及其它精加工機床的精度帶給齒輪而產生的噪聲也是值得注意的，它和精加工的方法有一定聯系。例如，有關資料表明，剃齒加工的齒輪所產生的振動噪聲要小于磨齒和拋光加工的齒輪。在齒輪的設計階段，充分注意改進其在未來工作時的動態傳動性能，對于噪聲振動的主動防治無疑是有意義的。
　　2、3合理增大螺旋角
　　這也能減小振動。其原因在于螺旋角增長，軸向重合度也隨之增大，嚙合線長度增加，則單位嚙合線長度上載荷減小。這方面已有一些成功的經驗。如美國產轎車上的斜齒圓柱齒輪，其螺旋角的最大值超過30o。既然增大螺旋角能增加接觸線長度，那么增大齒寬同樣能達到增加接觸線長度。而事實上，對于不同的齒輪類型，依靠增加齒寬來達到減小振動，其效果有比較明顯的差別。對于漸開線直齒輪，從理論上講，齒寬增大，單位齒寬載荷減小，但齒寬增大的同時也增大了對軸的變形和安裝誤差的敏感程度，極易發生偏載，這需要有比較精確的修形措施來保證。應該指出的是，上述改進措施聯合應用，并不一定能產生良好的減振降噪效果。其原因在于當使用一種改進措施時，隨之也會產生新的問題，各改進措施之間有時是互相制約的。
　　2、4用滑動軸承代替普通的滾動軸承
　　從整體上分析，齒輪傳動是一個系統，它可分為兩個子系統，一是包括齒輪、軸以及軸承在內的軸系系統;二是支撐上述系統的齒輪箱體結構子系統。這兩個子系統以軸承為彈性耦合元件組成一個完整的齒輪傳動系統。在這個系統中齒輪傳動產生振動和噪聲，在齒輪傳動系統向外輻射的噪聲中，大部分是固體聲，其中齒輪箱體輻射的噪聲占主要成份，因而應用結構動力學的理論和方法來研究改進齒輪箱體結構，以達到減振降噪的目的是非常有意義的。
　　軸承作為軸系子系統與箱體子系統之間的彈性耦合元件，也是影響齒輪振動和噪聲的一個比較重要的因素。而這一點往往是在設計過程中容易忽略的。實驗表明，用滑動軸承代替普通的滾動軸承，齒輪噪聲有比較明顯的下降。改進軸承的動力學特性，實際上也就改進了其動支承力傳遞的途徑和大小。例如，用具有柔性支承的自位式推力軸承這種受力和傳遞動支承力較好的軸承結構，同樣可以降低軸承的支承動載荷，從而減小振動和噪聲。
　　2、5不斷開發和優化齒輪齒形
　　為了減振降噪以及提高齒輪的其它傳動性能，開展齒輪齒形的研究是必要的。而新的齒形的提出，則牽涉到加工刀具以及其它一些標準化問題。事實上，隨著現代科技的發展，計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)等新理論、新方法已愈來愈普及。先進國家現在已誕生“自由齒形”的設計思想，即針對具體的工況以及生產上所要求的性能指標，綜合各方面的理論研究成果和經驗，進行專門齒形的設計、相應刀具的加工以及齒輪的制造，再配以必要的精度檢測。由于應用了計算機，這些設計、生產的周期并不很長。這種針對具體使用對象而進行的齒形、齒輪的設計、制造，其產品使用性能的提高也是必然的。

參考文獻：
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