0 引 言
齿轮传动系统是机械中最常用的传动装置之一，广泛应用于船舶、航空航天、机械等领域。但齿轮传动中的振动与噪声是机械设备噪声的主要来源之一，即使是正常运转的无故障齿轮，也会由于轮齿啮合对数的变化，产生随啮合刚度周期性变化的激励，导致参激振动而向外辐射噪声。当有制造误差、安装误差时，这种振动会更加剧烈。如何对齿轮机构进行减振降噪处理在整个机械传动领域都有着重要的意义。目前，国内外学者对齿轮传动系统非线性振动产生的机理和齿轮故障诊断研究的比较多。也有部分学者从不同方面研究了降低齿轮振动的一些措施方法。常用的减振降噪方法有主动设计和被动减振两大类，主动设计主要在齿轮的设计阶段优化齿轮设计参数，如齿廓修形，以及提高加工精度，被动减振是指在设计加工好齿轮之后，研究者采用其他方法对齿轮的振动进行控制，例如采用阻尼环对齿轮进行减振降噪，这是目前研究比较多的一种减振方法。但阻尼环需要安装在轮体上，会增加齿轮的质量。
本研究提出一种新型的粘滞阻尼器，它能对齿轮这种复杂的振动有一定的减缓作用。先简单介绍粘滞阻尼器结构，并设计一个一级直齿轮传动系统，应用该粘滞阻尼器对齿轮轴系进行减振降噪实验研究。
1 粘滞阻尼器结构和减振特性
1.1 粘滞阻尼器结构
基于齿轮轴系结构和振动特征，本研究设计了一种新型齿轮轴用的粘滞阻尼器如图1所示。该阻尼器具有结构简单且易于装卸等优点。
本研究所设计的新型粘滞阻尼器的结构包括阻尼器活塞片、阻尼器壳体、轴承和阻尼液。
1.2 减振特性
阻尼液是一种高粘度硅油基材料，这种硅油基阻尼液在很宽的温度和频率范围内减振性能稳定。阻尼液活塞片通过轴承与齿轮轴连接，齿轮体上产生的振动与噪声通过与轴连接的轴承传递到阻尼器活塞片，将振动能量消耗到阻尼液中，进而抑制齿轮传动系统的内部激励，衰减整个系统的振动和噪声。
2 减振降噪实验研究
实验用测试系统为LC-8004系列多通道振动监测故障诊断系统，包含8个输入通道和专用振动信号处理采集板。两齿轮的水平方向的振动由吸在图2中左边轴承座上的加速度传感器分别测量，光电传感器采集转速，经计算机处理后能够对齿轮轴系振动的时域波形、频谱等实时采集、存储和分析。
实验过程将齿轮的中心距调为74.85 mm，产生一定的安装误差。本研究将所设计的实验用的粘滞阻尼器安装于从动轴距离齿轮右端面70 mm处(具体如图2所示)，实验过程通过调节转速控制器设置主动轴的输出转速 n1=600 r/min(10 Hz)，则从动轴的转速n2=n1i =400 r/min(6.7 Hz)。数据采集设置的分析频率为5 kHz，采样点数为1 024。
齿轮副的啮合频率 fr=f1z1=f2z2=200 Hz。从图3(c)、4(c)的功率谱中可知，其频率成分比较复杂，主要有62.5 Hz、612.5 Hz、712.5 Hz、875 Hz、2 000 Hz以上的高频谐波成分和一些隐含频率成分，而转频和啮合频率成分的振动幅值很小，是齿轮安装不当或加工误差引起的振动。
综上所述，该粘性阻尼器不仅能有效抑制所在安装齿轮从动轴的振动，也能很好控制与之相啮合的主动齿轮轴的振动，从而保证了整个齿轮轴系稳定运行。
3 结束语
针对齿轮箱较为复杂的振动与噪声问题，本研究对齿轮轴系的振动特性及粘滞阻尼器的减振特性进行了研究，并由此提出了一种新型的粘滞阻尼器，用于减小齿轮轴系的振动控制。
本研究对粘滞阻尼器在齿轮轴系的振动的控制中的应用进行了初步的试验分析，通过在从动轴安装阻尼器进行实验。实验结果表明，该粘滞阻尼器能有效抑制齿轮轴系的振动的各频率成分，从而保证了齿轮轴系稳定运行。
对于该粘滞阻尼器的减振机理分析以及其安装位置对减振降噪的影响等还有待进一步的研究。