浅谈如何降低齿轮传动噪音
齿轮传动的工作原理是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动，具有传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大等优点，是机械领域广泛应用的传动方式。齿轮传动的主要缺点之一是噪音问题，因而降低齿轮传动噪声是进一步提升齿轮品质的重要研究方向。本文分析了齿轮传动噪音产生的原因，并提出了相应对策。
1 齿轮传动噪音发生的原因 1.1 内因 这里的内因主要是指齿轮的设计参数带来的噪音问题，主要有齿数比、模数、齿宽、螺旋角、压力角、啮合系数、及加工质量等。 1.1.1 齿数比 齿数比是齿轮传动时相啮合的大齿轮齿数与小齿轮齿数之比，齿数比的设计依据齿轮的载荷性质和齿面硬度而定，如设计不当则会增大噪音。 齿轮的承载如果不是很大，在强度允许的条件下尽量选择较小的模数。而动力传动齿轮，为避免其齿根出现弯曲变形应选择选大模数，以降低噪音。 1.1.3 齿宽 一般来说，齿宽越大噪音越小，但齿宽应限制在一定范围内以免造成接触不良，在加大齿轮外径时应选择较小直径。 1.1.4 螺旋角 在保证齿轮表面光洁的前提下，随着螺旋角的增加，振动与噪声均会减小。 1.1.5 压力角 相同条件下，压力角越大其重合度越小，齿轮传动过程中冲击间隙越大，因而噪音越大。 1.1.6 啮合系数 齿轮啮合时会产生啮合冲击而发生与齿轮啮合频率相对应的噪声，因而啮合系数越大，噪音越小。 1.1.7 加工精度 加工的精确程度直接关系到噪音的产生情况，如果存在误差会引起啮合冲击产生杂音，或者是边缘磨损容易产生哨声。 除了齿轮本身的问题，产生噪音的重要因素还有轴系的弯曲与扭转，轴承、轴承座及齿轮箱等。 齿轮通过键、销、螺钉等零件安装在轴上，这需要高精度的轴与之相配合，否则再好的齿轮也会因轴的弯曲、挠动、扭转而增加振动与噪声。滚动轴承本身就是一个振动源。就轴承本身而言，内外滚道特别是滚动体的圆度是影响噪声的最重要因素。 轴承是影响轴系精度、振动与噪声的重要元件，在震动过程中，轴承和轴承座会有冲击，轴承座受到脉动循环变应力，不仅产生噪音，对轴承和轴承座损伤也很大。 箱体上箱壁与其罩、盖是机床振动部分与空气接触面积最大的振动体，是噪声的主要辐射体，它们的振动越大，噪声也越大。箱体刚性好，振动速度低，传声就小。 除以上分析，在机床的液压、气动装置中,一般都存在噪声问题，这是因为流体以一定的压力和速度流经缝隙时，造成能量损失，这部分能量以振动与噪声的形式消耗掉。 2 降低齿轮传动噪音的对策 2.1 齿轮原材料的选择 提高齿轮品质是减少噪音的重要方法，高品质离不开好的原材料。制造齿轮的材料主要有钢材和非金属材料两种。如果对齿轮要求不高，为了降低噪声，则建议使用非金属材料。制造齿轮的材料衰减性能要优良，但衰减性能优良的原材料一般有强度较低的缺点，因此一定要特别注意齿轮的使用环境，例如轻工机械就可以选用酚醛树脂等材料。而重工机械宜选用40Cr和45钢制造齿轮，也可采用高分子材料及粉末冶金材料代替钢材，以增加阻尼及吸振作用。此外，在一对啮合齿轮中，小齿轮可以可以采用非金属材料，大齿轮仍采用金属材料，以降低齿轮传动噪音。另外要重视原材料的检验工作，主要包括化学成分检验、晶粒度测定和纯洁度评定，对于原材料的把关要严格。 2.2 模数和齿数的设计 2.2.1 模数的设计 2.2.2 齿数的设计 模数不变的情况下，如改变齿数，改变齿轮的直径和表面积也发生了改变。假设声功率是W，则W=0.06pW2R2/ΠC3（6+0.85RP）2×F2，其中，F是按正弦规律变化的激振力的有效值，R是圆板直径，P是空气密度，C是常数。结论：圆板直径增大，噪声将增大，因此在齿轮设计中，应尽可能减小齿轮的直径。 2.3 提高加工精度 2.3.1 保证齿轮的精度 按照相关标准规定，齿轮线速度需高于20m/s，精度要达到GB10995-88 7～8级，齿轮，齿距极限偏差、齿圈径向跳动公差、齿向公差要达到7级精度，而且需要达到稳定。 2.3.2 控制齿坯的精度 2.4 防止热处理变形 2.5 使用超级润滑剂 3 结语 上文论述了齿轮传动中噪音产生的原因，并结合笔者实际经验提出了若干对策。如何减小齿轮噪音是需要齿轮制造届和学术界持续研究的课题，还需要相关工作人员在实践中不断总结和探索，消除齿轮应用中的各种问题，提高齿轮质量。