齿轮传动中噪声的产生及解决措施研究

齿轮传动中噪声的产生及解决措施研究

何正伟

贵州群建精密机械有限公司 贵州 遵义 563000

摘 要：机械噪声的存在不仅影响着我国机械技术发展，同时还会严重的影响着人们的身心健康。在机械传动系统中，齿轮作为其中最为重要的组成零件，齿轮在传动过程中产生的噪声是机械噪声的主要来源。因此，为了极大程度上解决机械噪声，首先要解决齿轮传动中的噪声，本文从分析齿轮传动中噪声产生的原因以及探讨其解决措施出发，为降低齿轮传动中产生噪音提供参考。

关键词：齿轮；传动；噪声；产生原因；解决措施；

声音在人们日常生活环境中不可或缺，例如动听的音乐、汽车的轰鸣、小鸟的鸣叫、机械的运转等等，悦耳舒心的声音让人身心放松；刺耳嘈杂的声音使人烦躁不安，对人们的身心健康有着极大的影响。因此，减少噪声污染已然成为保护环境的新趋势。随着我国逐渐步入机械化生产，机械传动中的噪声充斥在日常生活中的每一个角落，例如，大到交通工具、工厂机械，小到家用石英钟，冰箱洗衣机等家用电器。齿轮作为机械传动中最重要的组件，也是产生噪声的主要部分，齿轮在传动中产生噪声的原因有很多，如何有效的避免齿轮在传动中产生噪音值得深入探究，下面我们就着两个问题展开探讨。

一、齿轮传动产生噪声的原因

（一）共振现象的影响

影响齿轮传动发出噪声的因素有很多，其中最常见的便是齿轮在啮合过程中产生的共振现象，受到齿轮的刚性影响，齿轮刚性越差共振现象越明显，产生的噪声越大，反之，提高齿轮的刚性便可以在最大程度上削弱因齿轮共振现象所产生的噪声。所以说，齿轮在传动的过程中，共振现象是产生噪声的最主要原因。

（二）加工材料的影响

齿轮传动过程受到节线冲力和啮合冲力两方面影响，在两者相互结合时便会引发振动从而产生噪声。随着高分子材料的开发和使用，阻尼材料已经被广泛的引用到机械工程领域，利用阻尼材料将齿轮传动时因振动产生的能量进行转换热能，减少受迫振动的产生，进而降低齿轮结构振动时产生的能力，以此削弱噪声的产生^[1]。

（三）模数大小的影响

齿轮在设计生产时有很多相关参数，例如：齿数、模数、齿距、齿宽、齿厚、分度圆直径等等，其中模数是其中最主要的参数。齿轮传动过程是两个齿轮之间受到相互的弯曲作用力，使齿形发生弯曲性弹性形变，经过啮合，恢复到原来的齿形，周而复始，噪声在这一系列的过程中产生，齿轮的弯曲刚度在这一过程中直接影响着两齿轮弯曲作用力，进而影响齿轮的弹性形变，影响着噪声的产生。由于齿轮的弯曲刚度与齿轮的模数二者之间是正比的关系。所以说齿轮的模数大小直接影响着齿轮传动中噪声的产生。

二、降低齿轮传动噪声的措施

（一）从设计参数控制齿轮噪声

1.齿轮结构。由于齿轮在实际的应用中有着不同的作用，因此，不同类型的齿轮有着不同的特性，同时也受到齿轮的刚性影响，在齿轮啮合过程中也有着不同的作用力，进行不同形式的啮合，不同情况下产生的噪声原因也不同。例如：直齿轮由于线接触的直接性，在啮合过程中产生较大的啮合冲力，在高速的运转下产生较大的噪声，相比直齿轮，斜齿轮的线接触具有过渡性，产生的啮合冲力较小，在相同的运转条件下，会降低4dB-8dB的噪声。再有，齿轮的结构一般分辐板形和整体形两种，两者在齿数、模数等相同时，传动时前者比后者产生的噪声低5dB-10dB^[2]。因此，综合多方面因素，从降低齿轮传动噪声出发，采用不同齿轮结构。

2.齿轮重叠系数.齿轮的传动过程是齿轮啮合和脱离啮合的过程，在这一过程中，由于受到齿轮啮合时发生的形变影响，导致齿轮出现啮合冲力，运转过程中将齿轮的载荷传递给更多的齿，进而减少齿轮的啮合冲力，由此产生噪声。因此，在设计时可以增加齿轮重叠系数，进而降低齿轮传动中的噪声。

3.模数。齿轮在传动的过程，啮合冲力的大小是影响噪声大小的主要原因，而齿轮在啮合过程中发生的弹性形变是啮合冲力产生的重要因素，因此，为了最大程度上降低齿轮的弹性形变，提高齿轮的刚性至关重要，由于齿轮的模数与齿轮的弯曲刚度成正比，因此，提高齿轮的模数在理论上可以有效的提高齿轮的弯曲刚性，降低齿轮的弹性形变，进而降低噪声的产生。

除了以上三点，在齿轮实际设计中齿轮的压力角、齿宽、齿数、材料等多方面也对齿轮传动噪声有一定的影响，因此，综合在齿轮的实际设计中应该多方面考虑，根据齿轮的使用功能，在最大程度上降低齿轮传动中的噪声。

（二）从制造过程控制齿轮噪声

1.齿轮加工精度。齿轮在生产加工过程中，由于加工的工艺水平不同，导致齿轮的质量存在明细差异。在齿轮传动噪声的产生因素中，齿轮的精度也具有极大影响的重要因素，因此，在齿轮加工过程中提高齿轮的精度至关重要。首先降低齿距误差，在齿轮转动的过程中，齿距上的任何一误差都会在一定程度上影响着齿轮的啮合冲力和角速度，进而产生明显的噪声；其次减少齿形误差，齿形的误差在齿轮传动速度较高时产生振动和冲力明显增大，进而产生的噪声明显较高

^[3]。因此，在齿轮加工时，高精度生产至关重要。

2.接触精度。如果齿轮的接触精度差，那么这个齿轮在传动时产生的噪声必然大，一般情况下，造成齿轮的接触精度偏低的主要原因包括：齿廓和齿向存在误差、齿轮表面划痕较深、轴承刚性不足等。同时，检查齿轮的接触接触可以有效的找出齿轮产生噪声原因，进而及时采取有效措施。

3.侧隙。两齿轮间存在侧隙是齿轮传动中重要因素，也是齿轮传动中产生噪声的重要原因，如果侧隙过小，会因两齿轮之间太紧，发出急剧的噪声，如果侧隙太大，两齿轮间会相互碰撞，产生较大的噪声。因此，在齿轮的加工过程中要严格的按照规定的侧隙值进行加工，最大程度上避免侧隙问题。

4.齿面粗糙度。齿轮在传动过程中，产生噪声的另一个最要因素就是齿轮表面过于粗糙，产生较大的摩擦系数，所以通过对齿轮间进行适当的打磨，提高齿轮表面的光滑度，降低齿轮间的摩擦系数，进而有效的降低齿轮传动噪声，对于一个齿轮在经磨齿后明显比经铣齿产生的噪声低。

（三）控制齿轮噪声的其他措施

1.适当的润滑。对齿轮装置进行适当的润滑处理是有效降低齿轮传动中产生噪声的有效手段之一，通过降低齿轮间的摩擦系数实现对齿轮传动的消声降噪。值得注意的是，如果进行不当的润滑，不但不会降低噪声，反而时齿轮高速传动时产生空气冲击波，造成使用安全。

2.齿轮材料的选择和热处理。在齿轮的使用功能的允许下，采用高阻尼材料或是铸铁，相关数据表明，使用淬火材料加工的齿轮可以有效的降低2dB-3dB的噪声^[4]。

3.齿轮消声的处理。近些年，随着我国科技技术的提升，高分子材料被广泛的使用，使用性能良好的吸震材料应成为降低噪音的重要手段，当前常用的高分子阻尼材料有聚硫橡胶，有着明显的吸震作用。

结束语：综上所述，齿轮在传动中产生噪声的原因有很多，从对齿轮的设计到加工，每一个环节都至关重要，所以要根据不同的使用需求进行综合性分析，进而采用综合性措施降低齿轮传动中噪声。当然，降低齿轮传动中噪声这一课题任重道远，随着我国科技水平不断的提升，精细化参数设计、高精度生产加工、高科技材料的使用，是降低齿轮传动噪声未来的发展趋势。

参考文献：

[1] 庞立江, 梁风云. 齿轮传动的噪声分析与对策[J]. 石家庄理工职业学院学术研究, 2019,(11):02-03.

[2] 李全柱, 马占才. 齿轮传动噪声噪声分析与控制实例[J]. 建筑机械, 2020，(08):47-48.

[3] 池海宁. 齿轮传动噪声的控制措施[J]. 机械研究与应用, 2020, (02):39-39.

[4] 陈威, 迟宝山. 工程机械齿轮传动系统噪声分析与控制[C]// 中国工程机械学会年会. 中国工程机械学会, 2020，(06):87-88.