擺線針輪減速機(jī)傳動(dòng)中的降噪問題
發(fā)布于：2020-10-21 09:34:55 點(diǎn)擊量：
在減速機(jī)的設(shè)計(jì)中，齒輪傳動(dòng)作為主要的動(dòng)力傳遞和減速裝置，已廣泛用于機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域。但是，隨著對(duì)齒輪箱噪聲控制的需求不斷增加，齒輪傳動(dòng)噪聲控制已成為現(xiàn)代減速機(jī)設(shè)計(jì)和制造中生產(chǎn)質(zhì)量控制的重要組成部分。通過分析齒輪傳動(dòng)中產(chǎn)生噪聲的機(jī)理，研究了機(jī)械傳動(dòng)中擺線針輪減速機(jī)產(chǎn)生噪聲的原因，然后根據(jù)產(chǎn)生噪聲的原因提出了相應(yīng)的降噪措施和處理方法，從而降低了噪聲?？茖W(xué)的理論基礎(chǔ)。
在工業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)中，齒輪傳動(dòng)是擺線針輪減速機(jī)的主要部分，也是系統(tǒng)動(dòng)力傳遞的主要形式，因此齒輪作為機(jī)械傳動(dòng)的主要作用，在整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)中起著重要的作用。齒輪傳動(dòng)性能的評(píng)估只集中在傳動(dòng)效率，平穩(wěn)性，可靠性等方面，而忽略了齒輪傳動(dòng)噪聲的問題。隨著機(jī)械設(shè)備性能質(zhì)量要求的提高，對(duì)工作環(huán)境的要求也越來越高，這使得減速機(jī)的齒輪傳動(dòng)噪聲問題突出，成為機(jī)械傳動(dòng)中需要解決的問題。
1.齒輪傳動(dòng)中產(chǎn)生噪音。
1.1系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器錯(cuò)誤。
在齒輪傳動(dòng)中，整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的組成往往更為復(fù)雜，整個(gè)齒輪箱作為一個(gè)復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)，在力的轉(zhuǎn)化過程中，會(huì)產(chǎn)生多達(dá)數(shù)十種固有頻率，因此振動(dòng)形式是多種多樣的。在物理學(xué)中，我們知道聲音是由振動(dòng)產(chǎn)生的，而振動(dòng)是由任何系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的。在系統(tǒng)傳輸中，振動(dòng)是由系統(tǒng)錯(cuò)誤引起的，這是振動(dòng)的主要原因。
1.2齒輪傳動(dòng)錯(cuò)誤。
齒輪傳動(dòng)中產(chǎn)生噪音的主要原因是逐漸斷開管路的誤差或齒輪之間相鄰螺距的誤差。齒輪傳動(dòng)中的振動(dòng)幅度和振動(dòng)頻率是衡量齒輪噪聲大小的主要指標(biāo)，在噪聲研究中具有重要意義。但是，齒輪系統(tǒng)的機(jī)械響應(yīng)實(shí)際上非常復(fù)雜，因此可以通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁來改變系統(tǒng)的固有頻率?？傊?，齒輪驅(qū)動(dòng)誤差是作用在齒輪和整個(gè)系統(tǒng)上并引起它們響應(yīng)的擾動(dòng)因素，從而導(dǎo)致噪聲通過空氣向外傳播。
2.分析擺線針輪減速機(jī)機(jī)械驅(qū)動(dòng)中的噪聲原因。
2.1參數(shù)因素。
?。?）齒輪精度。齒輪精度是衡量其設(shè)計(jì)和加工質(zhì)量的重要指標(biāo)，高精度齒輪在機(jī)械傳動(dòng)過程中運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，產(chǎn)生的噪音較小。但是，在實(shí)際的齒設(shè)計(jì)和加工中，出于經(jīng)濟(jì)原因，為了降低成本，設(shè)計(jì)人員經(jīng)常會(huì)滿足基本強(qiáng)度的要求，選擇低精度齒輪等級(jí)的下限，因此忽略了精度等級(jí)，低精度齒輪噪音和側(cè)隙是主要因素，導(dǎo)致噪音增加。
?。?）齒輪寬度。在齒輪傳動(dòng)裝置允許的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，盡可能增加磨邊齒輪齒的寬度，這樣可以增加接觸面積，不僅可以提高齒輪負(fù)荷能力，而且可以提高齒輪齒傳動(dòng)的平整度，減少振動(dòng)，達(dá)到減少噪音的目的。
（3）螺距和壓力角。在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)減小螺距可增加嚙合的齒數(shù)，并增加齒的重新嚙合，從而減少嚙合齒輪的偏轉(zhuǎn)，提高傳動(dòng)效率并減少噪音的產(chǎn)生。另外，較小的壓力角可使齒輪的接觸角和側(cè)向再集成度增加，從而使傳動(dòng)穩(wěn)定，降低噪音，提高傳動(dòng)精度。
2.2精度系數(shù)。
?。?）嚙合平滑度精度。齒輪的工作平穩(wěn)度精度是指齒輪傳動(dòng)中齒輪瞬時(shí)速比的變化要求。一周的齒輪旋轉(zhuǎn)過程中會(huì)多次發(fā)生轉(zhuǎn)角錯(cuò)誤，并且在齒輪嚙合期間瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化會(huì)導(dǎo)致齒輪產(chǎn)生多種沖擊并形成振動(dòng)，從而導(dǎo)致齒輪在傳動(dòng)過程中產(chǎn)生噪音。
?。?）齒輪接觸精度。齒輪接觸斑點(diǎn)的大小是評(píng)估齒輪接觸精度的主要指標(biāo)，接觸點(diǎn)太小將不可避免地引起齒輪傳動(dòng)噪聲的增加。齒輪接觸精度低是由于齒的方向誤差影響齒的側(cè)向接觸面積，而齒輪齒基接頭的偏差和輪廓誤差將影響齒的側(cè)向接觸面積。
?。?）齒輪運(yùn)動(dòng)精度。齒輪的運(yùn)動(dòng)精度主要表示運(yùn)動(dòng)傳遞的精度，即齒輪嚙合后的角度誤差的大極限。齒輪旋轉(zhuǎn)一周后，齒輪環(huán)徑向跳動(dòng)的累積齒間誤差會(huì)產(chǎn)生低頻噪音，尤其是當(dāng)齒間累積誤差逐漸增大時(shí)，這會(huì)在齒輪嚙合時(shí)產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致變速在轉(zhuǎn)角速度上，導(dǎo)致噪聲顯著增加。
2.3裝配系數(shù)。
（1）齒輪軸向組裝間隙太小。如果齒輪在組裝前沒有及時(shí)清除毛刺，則會(huì)在嚙合期間損壞齒輪端面與前后蓋之間的接合面，從而降低齒輪的運(yùn)動(dòng)精度和噪音。
（2）雜項(xiàng)影響。齒輪箱由于雜物的進(jìn)入，導(dǎo)致齒間磨損增加，齒輪在旋轉(zhuǎn)過程中的光滑度降低，不僅降低了齒輪傳動(dòng)的效率，而且使噪音增大。
機(jī)械傳動(dòng)中擺線針輪減速機(jī)的降噪措施。
3.1齒輪參數(shù)經(jīng)過合理優(yōu)化。
?。?）適當(dāng)增大主動(dòng)齒輪的螺旋角。因?yàn)楫?dāng)螺旋角增加時(shí)，齒輪重新裝配增加，這大大降低了噪音。然后，當(dāng)螺旋角太大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致齒輪加工和安裝操作性差，對(duì)安裝精度的要求很高，如果不能達(dá)到精度，則會(huì)使實(shí)際的重新嚙合度變小，其噪音減小效果比螺旋角較小時(shí)差，因此請(qǐng)選擇適當(dāng)?shù)穆菪恰?br /> ?。?）增加邊緣齒輪的寬度。適當(dāng)增加牙齒的寬度將增加牙齒的嚙齒動(dòng)物，從而增強(qiáng)牙齒驅(qū)動(dòng)器的平滑度。因此，齒輪的齒寬越大，其平滑度越好，降噪效果越好。
?。?）提高齒輪精度。齒輪精度的提高將大大改善齒表面的粗糙度，從而提高齒輪的運(yùn)動(dòng)精度并有效地降低噪音。
3.2合理選擇齒面硬度，齒輪側(cè)隙通過實(shí)驗(yàn)可以得出結(jié)論：通常模塊的齒輪側(cè)隙小于0.04mm，噪音低。因此，在設(shè)計(jì)中適當(dāng)減小齒輪側(cè)間隙可以降低噪音。另外，在相同材料和精度的情況下，軟齒面比硬齒面噪聲小1.5-6dB，當(dāng)主動(dòng)齒輪硬度比磨邊齒輪硬度高2-3HBC時(shí)采用C，可以有效降低噪聲。
3.3側(cè)面的特殊處理如果齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)允許，則可以使用高阻尼鑄鐵或某些非金屬材料進(jìn)行齒輪加工，或者可以通過在側(cè)面涂以非金屬材料進(jìn)行處理。因?yàn)檫x擇具有良好塑性和韌性的材料可以減少齒輪嚙合力和物線的沖擊，所以通過減少振動(dòng)和沖擊的方法，可以有效地降低噪音。
3.4改善齒輪的潤(rùn)滑條件齒輪的潤(rùn)滑是根據(jù)齒輪的圓周速度來選擇合適的潤(rùn)滑方法和潤(rùn)滑劑，從而可以有效地降低噪音。因此，要根據(jù)減速機(jī)和工況的不同來選擇合適的潤(rùn)滑方式和潤(rùn)滑劑。另外，對(duì)于在高溫下運(yùn)行的減速機(jī)，僅通過油箱的潤(rùn)滑將無法滿足保濕和要求，因此要結(jié)合循環(huán)油潤(rùn)滑和其他潤(rùn)滑方式。
3.5齒輪箱結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)在齒輪箱的齒輪箱設(shè)計(jì)過程中，合理的齒輪箱結(jié)構(gòu)可以增加齒輪箱的密封性，具有良好的降噪效果。因此，齒輪設(shè)計(jì)成盡可能封閉的結(jié)構(gòu)，在組合箱體安裝減震裝置的同時(shí)，將減速機(jī)安裝在固定的座椅或支架上，使用這些方法可以有效地降低噪音。另外，在對(duì)減速機(jī)的噪音要求高的情況下，可以在箱體的表面上設(shè)置諸如泡沫的阻尼材料層，以減小減速機(jī)的噪音。
本文通過研究傳動(dòng)噪聲產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)，分析了減速機(jī)齒輪傳動(dòng)過程中的噪聲產(chǎn)生原因，并提出了相應(yīng)的降噪方法。但是，隨著人們生活水平的提高和對(duì)噪聲控制的要求不斷提高，對(duì)減速機(jī)降噪的研究需要進(jìn)一步深化，以找到更有效的降噪方法。
1.齒輪傳動(dòng)中產(chǎn)生噪音。
1.1系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器錯(cuò)誤。
在齒輪傳動(dòng)中，整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的組成往往更為復(fù)雜，整個(gè)齒輪箱作為一個(gè)復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)，在力的轉(zhuǎn)化過程中，會(huì)產(chǎn)生多達(dá)數(shù)十種固有頻率，因此振動(dòng)形式是多種多樣的。在物理學(xué)中，我們知道聲音是由振動(dòng)產(chǎn)生的，而振動(dòng)是由任何系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的。在系統(tǒng)傳輸中，振動(dòng)是由系統(tǒng)錯(cuò)誤引起的，這是振動(dòng)的主要原因。
1.2齒輪傳動(dòng)錯(cuò)誤。
齒輪傳動(dòng)中產(chǎn)生噪音的主要原因是逐漸斷開管路的誤差或齒輪之間相鄰螺距的誤差。齒輪傳動(dòng)中的振動(dòng)幅度和振動(dòng)頻率是衡量齒輪噪聲大小的主要指標(biāo)，在噪聲研究中具有重要意義。但是，齒輪系統(tǒng)的機(jī)械響應(yīng)實(shí)際上非常復(fù)雜，因此可以通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁來改變系統(tǒng)的固有頻率?？傊?，齒輪驅(qū)動(dòng)誤差是作用在齒輪和整個(gè)系統(tǒng)上并引起它們響應(yīng)的擾動(dòng)因素，從而導(dǎo)致噪聲通過空氣向外傳播。
2.分析擺線針輪減速機(jī)機(jī)械驅(qū)動(dòng)中的噪聲原因。
2.1參數(shù)因素。
?。?）齒輪精度。齒輪精度是衡量其設(shè)計(jì)和加工質(zhì)量的重要指標(biāo)，高精度齒輪在機(jī)械傳動(dòng)過程中運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，產(chǎn)生的噪音較小。但是，在實(shí)際的齒設(shè)計(jì)和加工中，出于經(jīng)濟(jì)原因，為了降低成本，設(shè)計(jì)人員經(jīng)常會(huì)滿足基本強(qiáng)度的要求，選擇低精度齒輪等級(jí)的下限，因此忽略了精度等級(jí)，低精度齒輪噪音和側(cè)隙是主要因素，導(dǎo)致噪音增加。
?。?）齒輪寬度。在齒輪傳動(dòng)裝置允許的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，盡可能增加磨邊齒輪齒的寬度，這樣可以增加接觸面積，不僅可以提高齒輪負(fù)荷能力，而且可以提高齒輪齒傳動(dòng)的平整度，減少振動(dòng)，達(dá)到減少噪音的目的。
（3）螺距和壓力角。在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)減小螺距可增加嚙合的齒數(shù)，并增加齒的重新嚙合，從而減少嚙合齒輪的偏轉(zhuǎn)，提高傳動(dòng)效率并減少噪音的產(chǎn)生。另外，較小的壓力角可使齒輪的接觸角和側(cè)向再集成度增加，從而使傳動(dòng)穩(wěn)定，降低噪音，提高傳動(dòng)精度。
2.2精度系數(shù)。
?。?）嚙合平滑度精度。齒輪的工作平穩(wěn)度精度是指齒輪傳動(dòng)中齒輪瞬時(shí)速比的變化要求。一周的齒輪旋轉(zhuǎn)過程中會(huì)多次發(fā)生轉(zhuǎn)角錯(cuò)誤，并且在齒輪嚙合期間瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化會(huì)導(dǎo)致齒輪產(chǎn)生多種沖擊并形成振動(dòng)，從而導(dǎo)致齒輪在傳動(dòng)過程中產(chǎn)生噪音。
?。?）齒輪接觸精度。齒輪接觸斑點(diǎn)的大小是評(píng)估齒輪接觸精度的主要指標(biāo)，接觸點(diǎn)太小將不可避免地引起齒輪傳動(dòng)噪聲的增加。齒輪接觸精度低是由于齒的方向誤差影響齒的側(cè)向接觸面積，而齒輪齒基接頭的偏差和輪廓誤差將影響齒的側(cè)向接觸面積。
?。?）齒輪運(yùn)動(dòng)精度。齒輪的運(yùn)動(dòng)精度主要表示運(yùn)動(dòng)傳遞的精度，即齒輪嚙合后的角度誤差的大極限。齒輪旋轉(zhuǎn)一周后，齒輪環(huán)徑向跳動(dòng)的累積齒間誤差會(huì)產(chǎn)生低頻噪音，尤其是當(dāng)齒間累積誤差逐漸增大時(shí)，這會(huì)在齒輪嚙合時(shí)產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致變速在轉(zhuǎn)角速度上，導(dǎo)致噪聲顯著增加。
2.3裝配系數(shù)。
（1）齒輪軸向組裝間隙太小。如果齒輪在組裝前沒有及時(shí)清除毛刺，則會(huì)在嚙合期間損壞齒輪端面與前后蓋之間的接合面，從而降低齒輪的運(yùn)動(dòng)精度和噪音。
（2）雜項(xiàng)影響。齒輪箱由于雜物的進(jìn)入，導(dǎo)致齒間磨損增加，齒輪在旋轉(zhuǎn)過程中的光滑度降低，不僅降低了齒輪傳動(dòng)的效率，而且使噪音增大。
機(jī)械傳動(dòng)中擺線針輪減速機(jī)的降噪措施。
3.1齒輪參數(shù)經(jīng)過合理優(yōu)化。
?。?）適當(dāng)增大主動(dòng)齒輪的螺旋角。因?yàn)楫?dāng)螺旋角增加時(shí)，齒輪重新裝配增加，這大大降低了噪音。然后，當(dāng)螺旋角太大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致齒輪加工和安裝操作性差，對(duì)安裝精度的要求很高，如果不能達(dá)到精度，則會(huì)使實(shí)際的重新嚙合度變小，其噪音減小效果比螺旋角較小時(shí)差，因此請(qǐng)選擇適當(dāng)?shù)穆菪恰?br /> ?。?）增加邊緣齒輪的寬度。適當(dāng)增加牙齒的寬度將增加牙齒的嚙齒動(dòng)物，從而增強(qiáng)牙齒驅(qū)動(dòng)器的平滑度。因此，齒輪的齒寬越大，其平滑度越好，降噪效果越好。
?。?）提高齒輪精度。齒輪精度的提高將大大改善齒表面的粗糙度，從而提高齒輪的運(yùn)動(dòng)精度并有效地降低噪音。
3.2合理選擇齒面硬度，齒輪側(cè)隙通過實(shí)驗(yàn)可以得出結(jié)論：通常模塊的齒輪側(cè)隙小于0.04mm，噪音低。因此，在設(shè)計(jì)中適當(dāng)減小齒輪側(cè)間隙可以降低噪音。另外，在相同材料和精度的情況下，軟齒面比硬齒面噪聲小1.5-6dB，當(dāng)主動(dòng)齒輪硬度比磨邊齒輪硬度高2-3HBC時(shí)采用C，可以有效降低噪聲。
3.3側(cè)面的特殊處理如果齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)允許，則可以使用高阻尼鑄鐵或某些非金屬材料進(jìn)行齒輪加工，或者可以通過在側(cè)面涂以非金屬材料進(jìn)行處理。因?yàn)檫x擇具有良好塑性和韌性的材料可以減少齒輪嚙合力和物線的沖擊，所以通過減少振動(dòng)和沖擊的方法，可以有效地降低噪音。
3.4改善齒輪的潤(rùn)滑條件齒輪的潤(rùn)滑是根據(jù)齒輪的圓周速度來選擇合適的潤(rùn)滑方法和潤(rùn)滑劑，從而可以有效地降低噪音。因此，要根據(jù)減速機(jī)和工況的不同來選擇合適的潤(rùn)滑方式和潤(rùn)滑劑。另外，對(duì)于在高溫下運(yùn)行的減速機(jī)，僅通過油箱的潤(rùn)滑將無法滿足保濕和要求，因此要結(jié)合循環(huán)油潤(rùn)滑和其他潤(rùn)滑方式。
3.5齒輪箱結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)在齒輪箱的齒輪箱設(shè)計(jì)過程中，合理的齒輪箱結(jié)構(gòu)可以增加齒輪箱的密封性，具有良好的降噪效果。因此，齒輪設(shè)計(jì)成盡可能封閉的結(jié)構(gòu)，在組合箱體安裝減震裝置的同時(shí)，將減速機(jī)安裝在固定的座椅或支架上，使用這些方法可以有效地降低噪音。另外，在對(duì)減速機(jī)的噪音要求高的情況下，可以在箱體的表面上設(shè)置諸如泡沫的阻尼材料層，以減小減速機(jī)的噪音。
本文通過研究傳動(dòng)噪聲產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)，分析了減速機(jī)齒輪傳動(dòng)過程中的噪聲產(chǎn)生原因，并提出了相應(yīng)的降噪方法。但是，隨著人們生活水平的提高和對(duì)噪聲控制的要求不斷提高，對(duì)減速機(jī)降噪的研究需要進(jìn)一步深化，以找到更有效的降噪方法。
