齿轮箱体振动噪音产生的机理和解决分析

齿轮箱体振动噪音产生的机理：

1、齿轮齿合激励产生的噪音：只要是因为齿轮的轮齿在齿合时因传动误差产生变力，在交变力作用下产生线性及扭转响应，使齿轮产生振动辐射出噪音。

2、滑油喷注产生的噪音：困油的现象是发生在两个齿合齿的接触部位形成的一个封闭容积内，这种封闭容积在齿轮传动时会产生容积变化。高压油从齿端部高速喷射，射流冲击齿轮箱箱体也会引发齿合频率激励而产生齿频噪音及其倍频噪音。

3、轴承里激励：如果齿轮传递扭矩为船用螺旋浆推力与扭矩，则螺旋浆在不均匀流场中产生的非定轴向力或扭矩通过轴系传递大轴承，由轴承传递给齿轮，对齿轮产生不稳定的激励，词即为轴承力激励。

齿轮箱的故障诊断方法很多，大体上可以分为俩大类，一类是根据摩擦磨损理论，通过研究分析齿轮箱的温度和润滑油中的磨屑来诊断齿轮的状况，另一类是通过对齿轮运行中的动态信号的处理分析来诊断，振动、噪音信号由于具有便于记录、处理和不易受干扰等优点而被广泛采用。

 

 首先，你要明白什么产生了齿轮噪音：

啮合的齿轮对或齿轮组在转动时由于互相碰撞或摩擦激起齿轮体振动而辐射出来的噪声。齿轮系统包括齿轮、轮轴、齿轮架和齿轮箱。一旦在传动过程中激振的频率与齿轮系统的固有频率相重合时，便产生共振，辐射噪声急骤增强。

齿轮噪声的降低应从齿轮设计参数和润滑剂、润滑油粘度的选择，以及加工精度、表面光洁度的提高等因素加以研究解决。

降低或者减小齿轮传动噪音，需要注意以下四个方面的改进：

1、提高齿轮精度，最直接。
2、加大阻尼，选用粘度大的润滑油。
3、调整间隙。
4、研磨齿轮，提高啮合精度。

齿轮噪音是怎么形成的？

齿轮噪音形成的原因有许多，尤其高负荷高转速之运转中，噪音与振动始终是急需要去克服的问题。兹将减低噪音之要点及对策整理于下，若按照这说明祥加注意噪音问题可大幅改善。

(1) 选用良好精度之齿轮

将节距误差，齿形误差，齿沟偏差，齿筋误差改小，则噪音自然会变小。
研磨齿面，除可改善齿轮及各个精度外，还可改良齿面粗度。故对减低噪音有很好之效果。

(2) 采用光滑之齿面

研摩，擦磨（Lapping），砥磨（Honing）均可达到很理想齿面粗度，另在油中热身运转一段时间也可以改善齿面粗度，这对噪音均有降低作用。

(3) 正确之齿面接触

实施齿面鼓形加工（Crowning）或削端加工（Relieving）防止单片接触，噪音自然会降低。
适当之齿形修整对降低噪音也有效。
消除齿面上之碰伤或打痕。

(4) 适当之齿隙

若为脉动性之转动，则较小之齿隙对噪音之降低有帮助。
一般较均衡性之负荷，齿隙略大对噪音之降低有利。

(5) 较大的咬合率

咬合率越大噪音越小，因此减小压力角或加高齿深均可以增加咬合率。
重叠率加大也可以降低噪音，因此螺旋齿轮比正齿轮噪音小。

(6) 较小的齿轮

采用较小之模数及较小之外径。

(7) 较高之刚性

加宽齿幅，高刚性之形状对噪音之降低有利
加强齿轮箱及轴类之刚性

(8) 采用振动减衰率高之材质

若为轻负荷低回转之齿轮，采用塑胶齿轮是很好的选择，但要注意温度上升问题。
铸铁齿轮比钢齿轮对降低噪音有效。

(9) 适当之润滑

实施充分之润滑
粘度高的润滑油噪音较低。

(10) 低速运转及低负荷

齿轮之转数尽量压低，负荷尽量减轻可减少噪音

有效降低齿轮传动噪声的措施

1、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。

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，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。

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：（1）软化钢件以便进行切削加工；（2）消除残余应力；（3）细化晶粒，改善组织以提高钢的机械性能；（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。

4、保证齿坯的精度

按设计要求进行。

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。

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。比较主张以下做法：（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。

　　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。

降低齿轮传动噪声的有效方法

　　齿轮传动在各种机械中有着广泛的应用。它与带传动、链传动、蜗轮蜗杆传动等相比较有很多优点。例如：传动的速度范围广、传递的功率大、传动可靠、结构紧凑、寿命长、能保证恒定的瞬时传动比，但它的缺点之一是噪音大。那么，如何有效的降低齿轮传动的噪声，笔者浅谈如下：

　　一、选择材料

　　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。

　　二、选择齿轮的参数

　　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。

　　三、结构方面

　　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。

　　四、装配方面

　　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。

　　五、模拟工作状况的跑合

　　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。

　　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。

在不提高齿轮精度的条件下降低传动噪音

大家知道现在国内生产的塑胶齿轮精度一般都不高，以至在使用过程中噪音特别严重，要是刻意选购特高精度的塑胶齿轮成本又太高不合算。

 

参考意见：

(正确之齿面接触
实施齿面鼓形加工（Crowning）或削端加工（Relieving）防止单片接触，噪音自然会降低。
适当之齿形修整对降低噪音也有效。
消除齿面上之碰伤或打痕。
适当之齿隙
若为脉动性之转动，则较小之齿隙对噪音之降低有帮助。
一般较均衡性之负荷，齿隙略大对噪音之降低有利。
(较大的咬合率
咬合率越大噪音越小，因此减小压力角或加高齿深均可以增加咬合率。
重叠率加大也可以降低噪音，因此螺旋齿轮比正齿轮噪音小。
较小的齿轮
采用较小之模数及较小之外径。
较高之刚性
加宽齿幅，高刚性之形状对噪音之降低有利
加强齿轮箱及轴类之刚性  采用振动减衰率高之材质
若为轻负荷低回转之齿轮，采用塑胶齿轮是很好的选择，但要注意温度上升问题。
铸铁齿轮比钢齿轮对降低噪音有效。
适当之润滑
实施充分之润滑
粘度高的润滑油噪音较低。
低速运转及低负荷
齿轮之转数尽量压低，负荷尽量减轻可减少噪音!