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发表于 2012-6-1 21:01:38
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来自: 中国江苏无锡
本帖最后由 caochunbiao 于 2012-6-1 21:04 编辑
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" P& b5 [6 Y, z& ]2 U5 r齿轮传动系统的噪声分析5 v1 e% w4 z; t$ \
为从设计角度出发降低齿轮传动系统的噪声,我们就应首先来分析一下齿轮系统噪声的种类和发生机理。
& P9 n+ M2 d+ b2 ^' _ [9 [0 [0 I在齿轮系统中,根据机理的不同,可将噪声分成加速度噪声和自鸣噪声两种。一方面,在齿轮轮齿啮合时,由于冲击而使齿轮产生很大的加速度并会引起周围介质扰动,由这种扰动产生的声辐射称为齿轮的加速度噪声。另一方面,在齿轮动态啮合力作用下,系统的各零部件会产生振动,这些振动所产生的声辐射称为自鸣噪声。
) ~7 |- V8 x7 d8 x对于开式齿轮传动,加速度噪声由轮齿冲击处直接辐射出来,自鸣噪声则由轮体、传动轴等处辐射出来。对于闭式齿轮传动,加速度噪声先辐射到齿轮箱内的空气和润滑油中,再通过齿轮箱辐射出来。自鸣噪声则由齿轮体的振动通过传动轴引起支座振动,从而通过齿轮箱箱壁的振动而辐射出来。一般说来,自鸣噪声是闭式齿轮传动的主要声源。因此,齿轮系统的噪声强度不仅与轮齿啮合的动态激励力有关,而且还与轮体、传动轴.轴承及箱体等的结构形式、动态特性以及动态啮合力在它们之间的传递特性有关。
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一般来说,齿轮系统噪声发生的原因主要有以下几个方面:
) h' ^% u. Z) C+ @& @1)齿轮设计方面。参数选择不当,重合度过小,齿廓修形不当或没有修形,齿轮箱结构不合理等。齿轮加工方面 基节误差和齿形误差过大,齿侧间隙过大,表面粗糙度过大等。* K0 u8 n, I8 C, O
2)齿轮系及齿轮箱方面。装配偏心,接触精度低,轴的平行度差,轴,轴承、支承的刚度不足,轴承的回转精度不高及间隙不当等。( n7 Q: I- ]6 k2 I0 [( h# v
3)其他方面输入扭矩。负载扭矩的波动,轴系的扭振,电动机及其它传动副的平衡情况等。
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一、选择材料- `) Q6 f4 h+ ?5 S* Q1 r& @
3 q) v) C* ]* c5 U 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,可大胆地使用非金属材料作为首选齿轮的材料。特别是随着我国科技工作者对非金属材料的研究和开发逐渐深入,用非金属材料制造零件的强度、精度将逐步提高,它将越来越被机械设计工作者所青睐。同时,也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,大齿轮用金属材料,可以降低齿轮传动的噪声。
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+ ?. J6 S% ^( L6 C" Q2 |, J 二、选择齿轮的参数
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5 K6 c1 T/ \- y2 ]& V 选择齿轮的参数时,应有利于降低齿轮传动的噪声。选择齿轮的齿数时应以多齿数为好。即: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。由于d=mz,当齿轮的分度圆直径d一定时,模数m越小,齿数z越多,增加了重叠系数,从而降低齿轮传动的噪声。同时,由于模数降低,齿轮的加工成本也会降低。另一方面,当不能降低齿轮模数时,应先考虑采用斜齿轮,这样也可以增加重叠系数,降低齿轮传动的噪声。在斜齿轮传动中对于螺旋角的选择要求很高,原因是由于螺旋角较小,体现不出斜齿轮传动的优点,而螺旋角越大,相应地带来轴向力的增大,所以一般要求螺旋角在8°~20°之间。而实际应用中,较小传动功率的条件下,螺旋角可稍大于16°为宜,这样降低噪声的效果更为明显,并且又不能引起较大的温升(因螺旋角较大,则轴向力增加,会使无用功增大而产生高温)。再次,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。1 J2 D6 b2 q- q7 u
, R% z' [9 u" ^% R1 N/ C/ v( O 三、结构方面
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齿轮尽量避免采用实心结构,而应设计成腹板式结构。也就是只要强度满足要求,齿轮应尽量减轻重量。这样可使齿轮的固有频率降低,从而降低啮合的噪声。& o+ y! Q8 }6 u0 g
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四、装配方面
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; M6 o1 K/ I' E. K' o' T1 d 装配质量对齿轮传动噪声影响较大。选用同一台机床加工出来的左右旋齿轮组装,将有利于降低齿轮的啮合噪声。装配前要特别注意先清洗齿轮端面的毛刺,因为端面毛刺在啮合的过程中直接产生噪声,有条件的话可对齿廓间作降低噪声修缘。7 U: s4 @* ~% ]7 M4 ^" ]" {
) J2 ] y# y, F: R 五、模拟工作状况的跑合! s" W, r8 B0 Z! }) r
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对于以上措施仍达不到要求,又五条件提高齿轮加工精度时,模拟工作状况的跑合是最有效最廉价的方法。跑合时,在啮合区涂上研磨膏,然后正转10~20h,再反转同样的时间。跑合时要注意不要让研磨膏进入轴承部位,以免造成轴承磨损。跑合后要把设备清洗干净,不留研磨膏和磨屑。
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总之,采用齿轮转动时,在齿轮的设计、制造和安装上要采取实用有效的方法,这样可以降低齿轮传动的噪声。对于改善工人的工作环境和身体健康都具有十分重要的意义。 |
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