摘要：齿轮传动的特点是轮齿相互交替啮合，在啮合处既有滚动又有滑动，不可避免地要产生齿与齿之间的撞击与摩擦，从而使齿轮产生振动并发出噪声。齿轮传动的噪声不仅会影响人们的正常生活，而且会对器械本身造成很多的不利影响。为此，本文分析了齿轮噪声产生的原因，并对其降噪措施提出了个人见解。
关键词：齿轮噪声；产生原因；降噪措施
1.齿轮传动噪声产生的机理
齿轮中产生的噪声可以分为加速度噪声和自鸣噪声两种类型，这是根据齿轮运作的激励不同来区分的。齿轮在啮合的过程中，会产生冲击，这种冲击就是导致噪声的根源，因为冲击导致齿轮周围零件的扰动，噪声也就随之出现了。这种齿轮各个系统出现振动噪音的情况就叫做自鸣噪声。
对于开式齿轮来说，其传动过程中，加速度的噪声是由齿轮冲击的地方产生的，而自鸣噪声是在轮体、传动轴的地方产生。闭式齿轮传动的时候，其加速噪声一开始会辐射到齿轮箱内的空气和润滑油中，然后，这些噪声会从齿轮箱辐射出来。它的自鸣噪声产生的原因是因为齿轮的振动后，引起了支座的振动，然后，通过齿轮箱箱壁的振动辐射出来。
2.影响齿轮噪声的因素
2.1齿轮设计
常用齿轮有直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮及直齿链齿轮和螺旋锥齿轮等几种齿轮特性参数对其噪声有明显影响，增加齿轮重合度，可以使齿轮传动时参与啮合的齿数增多，这样就减小了单个轮齿上的载荷，降低了轮齿的冲击和变形，改善了轮齿进入和脱开啮合的状况，从而使齿轮噪声得以降低。在传递扭矩一定的条件下压力角增加将造成径向力增大，从而导致较高的噪声级。值得注意的是，齿轮压力角不仅决定于齿轮的原始设计，而且随一对啮合齿轮的中心距而变化，实际中心距增大则压力角变大，其它如齿轮安装、制造误差、温度变化及轴向刚度等因素，都可能改变实际的压力角。齿宽对噪声的影响，增加齿宽，单位齿长载荷降低，齿轮噪声减弱，减弱的幅度取决于齿轮精度与轮齿承载变形的关系。对于低精度齿轮，其噪声受单位齿长载荷影响较小，即增加齿宽不会显著改善其噪声，对于高精度齿轮，由于轮齿承载变形影响正常的啮合，所以单位齿长载荷对噪声有较大影响，即缩小齿宽会引起其噪声显著增加，增加齿宽有利于获得低噪声齿轮。齿轮的侧隙是为润滑和防止因制造安装误差以及受热轮齿膨胀后啮合干涉而设计的，侧隙过小，则难以达到设计目的，并且使齿轮噪声急剧增加。
2.2加工精度
齿轮加工的尺寸误差、形位误差和表面质量都影响齿轮的噪声水声。影响噪声的主要误差有齿形误差、齿距误差及基节误差。齿形误差轮齿偏离渐开线，造成啮合过程中的冲击与振动，从而噪声辐射量增加。齿距误差和基节误差也会破坏齿轮啮合过程的平稳均匀性，使齿轮传动角速度被动而形成冲击振动，从而增加齿轮噪声。
轮齿的表面质量影响齿而接触时的摩擦系数，从而影响齿轮吸声。当轮齿的表面质量好，即表面粗糙度值低时，齿面摩擦系数小，啮合时的冲击和噪声就低。一个齿轮表面粗糙度值低的齿轮（磨齿）与一个齿面表面粗糙度值高的齿轮（滚齿）相比，噪声相差约4dB。在齿轮加工过程中使用不同的轮齿成形方法，将影响齿面质量，从而影响齿轮噪声。
3.齿轮噪声的降噪措施分析
3.1齿轮设计
3.1.1齿轮材料
齿轮的材料、热处理和润滑方式等均会对系统噪声产生影响。一般说来，用衰减性能好的材料制造齿轮，可使噪声降低。但衰减性能好的材料强度均不高，并非在任何场合均能采用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，为了降低噪声，可在承载的钢制齿轮面渗硫或镀铜。
3.1.2齿轮几何参数
①模数
当传递较大载荷时，由于轮齿啮合的动态激励主要是轮齿的弯曲变形引起的，而轮齿的弯曲刚度又与模数成正比，因此增大模数可减小轮齿的动态激励，从而降低噪声。但是在传递载荷较小或空载时，情况就有所不同了。此时轮齿误差的影响会远大于轮齿变形，我们就应从齿轮加工误差的角度来考虑模数大小对噪声的影响。
②齿数
若模数不变，改变齿数则齿轮直径和齿轮表面积也随着改变。这样，由于齿轮噪声辐射面积的改变引起了噪声的变化。一般说来，噪声的大小不决定于振源的能量而是决定于噪声的辐射面积。
③齿宽
齿宽变化引起噪声改变的原因在于能量衰减的不同，因此，齿宽大的齿轮衰减性能好，从而噪声也低。
④齿的修形、整形和变位
在齿轮的实际工作状态下，由于齿轮、传动轴和箱体的变形会使轮齿在啮入和啮出时产生干涉和冲击，引起强烈的振动和噪声。为此，可采用进行修形、整形和变位的方式对啮合变形进行补偿达到降低振动和噪声的目的。
3.2齿轮加工方面
3.2.1齿轮的加工精度对齿轮系统噪声有着重要的影响。一般来说，提高加工精度有助于降低齿轮系统的噪声。但提高加工精度要受加工成本的限制，且初始的加工精度越高，提高精度的降噪效果也越不明显。
在各项单项轮齿误差中，齿形误差对噪声的影响最大。齿形误差大，则齿轮噪声大，但两者间并非简单的线性关系。因为噪声的大小，不仅取决于齿形误差的大小，更主要的是取决于齿形形状。实验证明，略带鼓形的齿形形状，有利于降低噪声。
关于齿轮轮齿侧隙对噪声的影响，一般说来，如果侧隙过小，噪声会急剧增大，而侧隙稍大些对噪声的影响并不大。
3.2.2加工方法方面
齿轮加工的方法有多种，一般说来，加工方法与齿轮噪声没有十分固定的关系，因为还要受到加工技术的影响。通常，不同的加工方法将产生不同的齿面粗糙度，改善齿面粗糙度有利于降低噪声。
3.3轮体及齿轮箱方面
3.3.1齿轮轮体结构方面
首先，在轮齿动态激励力作用下，轮体作为一个弹性体会产生震动并辐射噪声。其次，作用在轮齿上的动态激励力会通过轮体传给传动轴，并进而传至轴承和箱体。再则，轮体的结构还会影响轮齿啮合过程的传递误差，反过来又会影响动态激励力的大小。为此，我们可以从减少齿轮体噪声辐射及减小齿轮体振动的传递两方面来降低噪声。
3.3.2箱体结构方面
齿轮箱体是一个典型的弹性结构系统，他在轴承动载荷作用下产生振动，辐射噪声，因此合理设计箱体的结构和振动特性，将有助于降低齿轮系统的噪声。例如，设计时以箱体薄壁的振动最小为目的，以频率约束、应力约束、集合约束等为约束条件，使箱璧振动在动态激励作用下最小，达到降低噪声辐射的目的。此外，在箱体结构设计中，应注意使轴承支承座与箱体支点间的结构联系具有足够的刚度，以减少系统的振动。对于较大面积的薄壁，应设置加强筋，以减少振动噪声的幅度。
结束语：综上所述，要想很好的控制齿轮的传动噪音，必须从其原因上进行分析，准确分析出齿轮噪声的产生原因才能有针对的进行控制，才能从根本上避免噪音的出现，提高齿轮的使用寿命。
参考文献
[1]甄一伟.变速箱齿轮噪声机理及应对措施研究[J].城市建设理论研究.2016.
[2]刘国华，王小雨.齿轮噪声产生的原因及治理方法[J].黑龙江科技信息.2012.
[3]康焱，石照耀.齿轮啮合冲击过程分析及评价方法[J].天津大学学报.2013.
论文作者:唐全军
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/23
标签：齿轮论文; 噪声论文; 轮齿论文; 误差论文; 加工论文; 齿形论文; 箱体论文; 《建筑学研究前沿》2017年第32期论文;