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[已解决] 如何降低齿轮的噪音?

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发表于 2012-6-1 20:57:33 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国广东江门

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本帖最后由 bluesky5358 于 2012-6-2 21:44 编辑 " p! x7 |' B; O' [( [/ q& U$ D) V

" J# f  W5 F! z' a我是做精密机械设计的,象复印机、打印机、银行机金融机等,常用同步轮传动,有时会用到齿轮。但由于齿轮噪音大,因此总是避开用齿轮,有的避不了的,还得要齿轮传动。如下图的传动,噪音大,请问,如何降低这个噪音呢?6 n* F4 Z; u0 A! J' v: r7 |% h
齿.jpg
发表于 2012-6-1 21:01:38 | 显示全部楼层 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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9 o. L$ A/ }/ ~& V2 n1 _; q齿轮传动系统的噪声分析! c- w+ O" e% ?* Z
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。6 o0 E2 z2 X: V  K6 X3 z4 U
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。: T' i4 w6 v9 {: G2 ^
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。% d& i3 }, C- X: t8 {9 o
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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:- t9 |1 P5 \* o+ R3 i
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。, h8 z6 J1 V% E; q7 R8 f
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。
5 b. s7 b5 I4 R# O. |% W2 A3)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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$ H8 U7 [7 m! r& q; p4 V; |一、选择材料
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) R( K5 ^# M: \( Y  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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  二、选择齿轮的参数
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  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。
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  三、结构方面" S' B$ y+ X0 J* V% O, s7 b# k

+ r" I) A" v9 ~8 P  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。6 m3 t0 }, w, A9 _( @

0 V0 e: X- f9 V% _* s4 Q. _  四、装配方面
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# A  Y. V: \5 |# E4 ^* H: O) j/ O  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。
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# u& \  J# Q' i6 b: P! n- l3 K  五、模拟工作状况的跑合9 y0 \# M5 F) R1 K& a, J7 a

  S" @2 I7 p$ W  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。
发表于 2012-6-1 21:05:24 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏无锡
减少齿轮噪音的方法:4 N* X  d0 Q# r1 m/ H: m

: x' R( v, P/ B7 @: {& |2 z9 t    为了避免减速机不能通过出厂测试,原因之一是减速机存在间歇性高噪声;用ND6型精密声级计测试,低噪声减速机为72.3Db(A),达到了出厂要求;而高噪声减速机为82.5dB(A),达不到出厂要求。经过反复测试、分析和改进试验,得出的结论是必须对生产的各个环节进行综合治理,才能有效降低齿轮传动的噪声。
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    1、控制齿轮的精度:齿轮精度的基本要求:经实践验证,齿轮精度必须控制在GB10995-887~8级,线速度高于20m/s齿轮,齿距极限偏差、齿圈径向跳动公差、齿向公差一定要稳定达到7级精度。在达到7级精度齿轮的情况下,齿部要倒梭,要严防齿根凸台。0 t- {0 }# M( ~- `: O6 |

2 \; A) s$ N- p8 n8 E- ^    2、控制原材料的质量:高质量原材料是生产高质量产品的前提条件,我公司用量最大的材料40Cr和45钢制造齿轮。无论通过何种途径,原材料到厂后都要经过严格的化学成分检验、晶粒度测定、纯洁度评定。其目的是及时调整热处理变形,提高齿形加工中的质量。
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% V% T; u! R, J7 I- q    3、防止热处理变形:齿坯在粗加工后成精锻件,进行正火或调质处理,以达到:0 a! E4 o$ }6 r/ e, y

* i2 E6 ~9 R' n4 S    (1)软化钢件以便进行切削加工;' H7 `$ d7 i4 C: Z& \

: r, b1 S2 }4 O0 S& C9 |    (2)消除残余应力;3 e# e, ~% t- n
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    (3)细化晶粒,改善组织以提高钢的机械性能;
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, N2 }: u0 w# F& l9 c- v    (4)为最终能处理作好组织上的准备。应注意的是,在正火或调质处理中,一定要保持炉膛温度均匀,以及采用工位器具,使工件均匀地加热及冷却,严禁堆放在一起。需钻孔减轻重量的齿轮,应将钻孔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;高频淬火后得到的齿面具有高的强度、硬度、耐磨性和疲劳极限,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。
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    4、保证齿坯的精度: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;如果超差而又在孔的设计要求范围内,必须分类,分别转入切齿工序。齿坯的端面跳动及径向跳动为6级,定在0.01~0.02mm范围内。/ i% I6 R# c9 H- t% W
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    5、切齿加工措施: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。在不影响齿轮强度的前提下,提高齿顶高系数,增加0.05~0.1m,,改善刀具齿顶高系数,避免齿轮传动齿根干涉。M=1~2的齿轮采用齿顶修圆滚刀,修圆量R=0.1~0.15m。消除齿顶毛刺,改善齿轮传动时齿顶干涉。切齿设备每年要进行一次精度检查,达不到要求的必须进行维修。操作者亦要经常进行自检,特别是在机床主轴径向间隙控制在0.01mm以下,刀轴径跳0.005mm以下,刀轴窜动0.008mm以下。刀具的安装精度:刀具径向跳动控制在0.003mm以下,端面跳动0.004mm以下。切齿工装精度,心轴外径与工件孔的间隙,保证在0.001~0.004mm以内。心轴上的螺纹必须在丙顶类定位下,由螺纹床进行磨削:垂直度≦0.003mm,径跳≦0.005mm。螺母必须保证内螺纹与基准面一次装夹车成,垫圈的平行度≦0.003mm。
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1 B2 s0 S7 U1 P" W: q& v  v  ~& \ 6、文明生产:齿轮传动噪声有30%以上的原因来自毛刺、磕碰伤。有的工厂在齿轮箱装配前,去除毛刺及磕碰伤,是一种被动的做法。(1)齿轮轴类零件,滚齿后齿部立即套上专用的塑料保护套后转入下道工序,并带着专用的塑料保护套入库和发货。(2)进行珩齿工艺,降低齿面粗糙度,去除毛刺,并防止磕碰伤,能有效地降低齿轮传动噪声。
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    7、采取其它材料及热处理、表面处理方式:(1)可利用粉末冶金成型技术,齿轮成型后齿部高频淬火。(2)采用墨铸铁,齿轮切削加工后,再进行软氮化处理。(3)采用40Cr材料,齿轮切削功工后,采用软氮化处理或齿部镀铜处理。综合所述,要根治齿轮传动噪声,齿轮材料及热处理是要本,齿坯精度是保证,齿轮精度是关键,文明生产是基础。
发表于 2012-6-2 10:14:19 | 显示全部楼层 来自: 中国山西太原
简单来说,  j  O6 n/ Z( C% {/ n" j
1  如果传动负荷不是很大,齿轮用降噪材料加工,如尼龙66、聚氨酯、夹布胶木等。+ i4 i1 N' `1 k# D) c7 Q
2  加工精度根据条件尽量提高,表面粗糙度尽量降低。
- e; x. |7 v6 ]3  注意合理润滑。# j4 s0 L" g9 r8 J- K! N
4  机壳采用封闭式。
 楼主| 发表于 2012-6-2 21:44:00 | 显示全部楼层 来自: 中国广东江门
听君一席话,胜读十年书。受益不少,我要朝这方面努力。
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