齒輪減速機(jī)傳動(dòng)的降噪措施

1、齒輪減速機(jī)齒輪的類(lèi)型選擇與材料：直齒輪的主要缺點(diǎn)在于它們會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，不論是由于設(shè)計(jì)，制造或形變等方面的原因。在同一時(shí)刻沿整個(gè)齒面上可能發(fā)生漸開(kāi)線外形的一些變化，這將導(dǎo)致每齒一次的有規(guī)律的激勵(lì)，由此產(chǎn)生的振動(dòng)既在齒輪上產(chǎn)生沖擊載荷，又引起噪聲。而斜齒輪的嚙合點(diǎn)是在漸開(kāi)線齒廓的不同位置，從而產(chǎn)生了一個(gè)補(bǔ)償齒輪誤差的作用。因此斜齒輪的噪聲要比直齒輪低，有時(shí)可低大約12dB。

齒輪材料也是一個(gè)影響噪聲的因素，一般來(lái)說(shuō)，用低彈性模量的材料制造齒輪，可使噪聲降低。塑料的彈性模量較小，約為3.0N/mm3，約為鋼的1.5%.在齒寬不變的情況下，塑料齒輪可以減小嚙合剛度70倍，模壓加工與切削加工的塑料齒輪都是很精確的。即使取其誤差為鋼齒輪的2.5倍，其噪聲仍可降低30dB.并且塑料齒輪比同樣的鋼齒輪價(jià)廉，所以對(duì)輕載齒輪傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，它是很經(jīng)濟(jì)的。家用設(shè)備常在高速電動(dòng)機(jī)（20000轉(zhuǎn)/min）軸上使用塑料齒輪，在低速輸出軸上使用鋼齒輪。使用衰減性能好的材料制造齒輪也可使噪聲降低，鑄鐵的衰減性能比鋼的好6-10倍，而運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，鑄鐵齒輪的噪聲要比同條件下的鋼齒輪低3dB左右。但是衰減性能好的材料其強(qiáng)度均不高，因而使用復(fù)合齒輪這種形式可以解決這個(gè)問(wèn)題，例如，若齒圈用鋼質(zhì)材料，幅板用鑄鐵材料，經(jīng)熱壓制成復(fù)合齒輪，其噪聲接近于全鑄鐵齒輪。它的優(yōu)點(diǎn)在于：既有良好的齒強(qiáng)度，又有良好的衰減性能，同時(shí)由于齒圈與幅板分離，其界面間的摩擦阻尼可減小動(dòng)態(tài)嚙合激勵(lì)的傳遞，因而也可起到降低噪聲的作用。

2、齒頂修緣，減少基節(jié)誤差若齒輪設(shè)計(jì)的重合度大于1，嚙合將出現(xiàn)下列情況（見(jiàn)1）：

從1可知，第一對(duì)齒和第二對(duì)齒同時(shí)嚙合，接觸B1，D兩點(diǎn)，隨著主動(dòng)輪順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，該兩對(duì)齒的接觸點(diǎn)將移到C，B2兩點(diǎn)，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，第一對(duì)齒脫離，只有第二對(duì)齒繼續(xù)沿著N1N2嚙合運(yùn)動(dòng)，而當(dāng)?shù)诙?duì)齒的嚙合運(yùn)動(dòng)到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，第三對(duì)齒才進(jìn)人B1點(diǎn)開(kāi)始接觸。因此DC段為單齒嚙合區(qū)，B1D，CB2為雙齒嚙合區(qū)。

從理論上講，若從動(dòng)輪不修緣，主動(dòng)輪在C點(diǎn)以上可以修緣（注：所謂C點(diǎn)以上是指從齒輪齒根向齒頂?shù)姆较颍?；或者主?dòng)輪不修緣，從動(dòng)輪在D點(diǎn)以上修緣，都不會(huì)影響嚙合。由此可知，重合度大，DB2，B1C段大，DC段短，其修緣長(zhǎng)度要長(zhǎng)些；反之應(yīng)短些。

上面所說(shuō)的C，D點(diǎn)以上可以修緣，只是針對(duì)理論上一對(duì)齒接觸情況而言，但實(shí)際上，由于各種因素的影響，修緣長(zhǎng)度應(yīng)大大減少，否則將會(huì)降低設(shè)計(jì)的重合度系數(shù)，使齒輪不能正常傳動(dòng)。

修緣的作用在于：其一，可以改變?cè)瓉?lái)一對(duì)齒輪在基節(jié)上的相對(duì)誤差。其二，避免了從動(dòng)輪齒頂尖與主動(dòng)輪齒根的刮擦，從而實(shí)現(xiàn)了降噪。

3、選擇合理的重合度系數(shù)，提高齒輪載荷的均勻性

據(jù)機(jī)械原理可知，齒輪的重合度系數(shù)計(jì)算公式為：

Z1（tanaa1-tana'）+Z2（tanaa2-tana'）/2式中：Z1，Z2分別為兩齒輪的齒數(shù)；aa1，aa2分別為兩齒輪的齒頂圓壓力角；a′為兩齒輪的嚙合角。

首先，增大重合度可以減小單對(duì)齒的負(fù)載，使齒輪傳動(dòng)的連續(xù)性提高，從而可以減小嚙入與嚙出時(shí)的負(fù)載沖擊，其次，隨著嚙合齒數(shù)的增加，單對(duì)輪齒的傳動(dòng)誤差被均化，從而減小了輪齒的動(dòng)態(tài)激勵(lì)。這些特點(diǎn)都可以起到降低齒輪傳動(dòng)噪聲的作用。人們經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐，獲得了重合度系數(shù)與許用值，作為檢查和確定齒數(shù)的依據(jù)。

4、齒寬與螺旋角對(duì)噪聲的影響

如2所示：在齒輪參數(shù)相同的情況下，齒寬為50mm的齒輪比齒寬為10mm的齒輪其噪聲的衰減性能約好5倍。

在設(shè)計(jì)時(shí)，能夠采用大螺旋角來(lái)減小齒輪的傳動(dòng)誤差，這是因?yàn)榇舐菪窃黾恿她X寬內(nèi)的軸向齒距個(gè)數(shù)。給出了更好的平均效果，因而減小了傳動(dòng)誤差。齒寬和螺旋角大一些，可以產(chǎn)生沿著齒向螺旋線的一個(gè)平均效果，從而達(dá)到不管負(fù)載多大傳動(dòng)誤差以及周節(jié)差不超過(guò)5、起到降噪的目的。實(shí)際上，對(duì)于斜齒輪來(lái)說(shuō)增大螺旋角就相當(dāng)于增大了重合度，從而可以降低齒輪的噪聲。但是螺旋角增大，會(huì)使得軸向力增大，并且加工和安裝難度也會(huì)增大，影響實(shí)際的重合度。