一 齒輪噪聲的產(chǎn)生根源

    機械系統(tǒng)受到外界任何的激振力，系統(tǒng)就會因?qū)Υ思ふ窳Ξa(chǎn)生響應(yīng)而出現(xiàn)振動。硬齒面齒輪減速機為達到特別低的輸出轉(zhuǎn)速，可以通過兩個齒輪減速機相聯(lián)的方法來實現(xiàn)。當(dāng)采用這種傳動方案時，可配置電機的功率必須依賴于減速機的極限輸出扭矩，而不能通過電機功率來計算減速機的輸出扭矩。這個振動能量在整個系統(tǒng)中傳播，當(dāng)傳播到輻射表面，這個能量就轉(zhuǎn)換成壓力波，經(jīng)空氣再傳出去，即聲輻射。因此，激發(fā)響應(yīng)、系統(tǒng)內(nèi)部傳遞及聲輻射這三個步驟就是振動噪聲、摩擦噪聲和沖擊噪聲的形成過程。
    齒輪在嚙合過程中所受的激振力是產(chǎn)生齒輪噪聲的根本原因。這些激振力一方面是由齒輪本身以及齒輪制造誤差、安裝誤差所造成的。另外，外界載荷的波動、系統(tǒng)(system)的共振、潤滑等也會造成激振力。這些激振力有沖擊性的、周期性的，也有隨機性的。齒輪所受激振力的復(fù)雜性，決定了齒輪噪聲的復(fù)雜性。
    二 齒輪噪聲產(chǎn)生的原因分析
    1.齒輪參數(shù)(parameter)及影響
    
　?、倌?shù)。齒輪嚙合時，輪齒的彈性變形是產(chǎn)生嚙合脈動的主要原因。輪齒的彎曲和模數(shù)成反比，增大模數(shù)也就提高了輪齒的剛度，這樣嚙合時輪齒彈性變形小，降低了輪齒產(chǎn)生的沖擊力，從而降低了噪聲。
    
　?、邶X數(shù)。選擇齒數(shù)時，應(yīng)保證齒數(shù)Z大于發(fā)生根切的最小齒數(shù)Zmin.否則，嚙合齒輪齒頂與齒根會發(fā)生干涉現(xiàn)象，產(chǎn)生噪聲。
    
　　③齒寬。齒寬與輪齒的彎曲變形成反比，齒寬增加，輪齒的強度加大，齒輪噪聲逐漸降低。但是需要注意的是，齒寬的增加，往往會造成齒向的接觸不良。所以設(shè)計時應(yīng)把齒寬控制（control)在合理范圍。
    
　?、苈菪恰τ谛饼X輪（或人字齒輪），螺旋角盡量取整數(shù)度數(shù)，少用或不用分、秒的設(shè)計，方便制造，易保證精度，最大化減少噪聲。
    
　?、蔟X形精度。據(jù)統(tǒng)計，齒輪（Gear）噪聲80%以上來自齒形偏差。齒形誤差對振動的影響不僅與誤差的大小有關(guān)，而且與形狀也有關(guān)。
    
　?、拗睾隙取Ｖ睾隙仍酱?，噪聲越低。因為重合度越大，齒的彈性變形越小。當(dāng)齒輪重合度在1～2之間時，噪聲變化不大，若大于2，噪聲可明顯減少。
    
　?、邆?cè)隙。合理側(cè)隙可避免產(chǎn)生輪齒間的干涉。側(cè)隙過小，將導(dǎo)致齒間太緊，噪聲急劇增大；相反，側(cè)隙過大，又將使齒互相撞擊，同樣對噪聲影響(influence)較大。
    
　　⑧材料品質(zhì)及熱處理。由于壓力機的齒輪（Gear）屬于重載沖擊類型，齒輪應(yīng)選用合適的材質(zhì)，一般高速小齒輪采用硬齒面。大齒輪采用調(diào)質(zhì)中軟齒面，且嚙合齒輪齒面硬度（Hardness)差在HS34±3左右。
    2.軸
    
　　①剛性和強度。軸要有足夠的剛性和強度。剛性不夠，軸易變形，產(chǎn)生振動及噪聲。
    
　?、诰?。軸的安裝齒輪處對軸承(bearing)處的跳動越大，越易產(chǎn)生振動，噪聲越大。
    3.軸承
   
　?。?）滑動軸承
    
　　①滑動副。滑動副的硬度（Hardness)差要適當(dāng)，平均比壓要在軸承材料品質(zhì)的允許值之內(nèi)。否則，易出現(xiàn)咬合或燒死現(xiàn)象，產(chǎn)生振動。
    
　?、陂g隙及潤滑。行星齒輪減速機一般用于低轉(zhuǎn)速大扭矩的傳動設(shè)備，把電動機普通的減速機也會有幾對相同原理齒輪達到理想的減速效果，大小齒輪的齒數(shù)之比，就是傳動比。隨著減速機行業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的企業(yè)運用到了減速機?；瑒虞S承的間隙及潤滑要合適，間隙過大產(chǎn)生振動，過?。ɑ驖櫥蛔悖┮壮霈F(xiàn)咬合或燒死現(xiàn)象，也產(chǎn)生振動。
   
　　（2）滾動軸承軸承與軸頸及支承孔的裝配、預(yù)緊力、同心度、潤滑條件以及作用在軸承上負(fù)荷的大小、徑向間隙等都對噪聲有很大影響。而且軸承本身的制造偏差，在很大程度上決定了軸承的噪聲。軸承中初始間隙的選擇對控制軸承的噪聲具有重要意義。過大的間隙會導(dǎo)致低頻部分的噪聲增加，而較小的徑向間隙又會引起高頻部分的噪聲增加。
    4.機身
    
　?、賱傂院蛷姸龋╯trength)。機身（齒輪箱）要有足夠的剛性和強度，剛性不夠，受力時易產(chǎn)生變形，影響(influence)齒輪的精度，產(chǎn)生振動及噪聲。且要避免產(chǎn)生共振現(xiàn)象。
    
　?、诰龋ň_度）。齒輪嚙合兩軸孔的同心度及平行度出現(xiàn)偏差時，兩個齒輪之間回轉(zhuǎn)中心軸線不平行，不同軸向位置的截面的中心距不一樣，所以重合度在軸向各個位置不相同。中心距近的齒廓，重合度大，先嚙合；中心距遠(yuǎn)的齒廓，重合度小。兩個齒輪的輪齒在接觸時，一端會出現(xiàn)間隙，另一端接觸，即一端接觸現(xiàn)象，造成接觸長度不能達到全齒，使齒輪在軸向的載荷分布不一樣。在輪齒的一端將進行強力接觸、摩擦，另外的部分則受力較小，這將大大降低齒輪的強度，加速齒輪強力接觸端的磨損，產(chǎn)生噪聲。對于斜齒輪來講，會更加嚴(yán)重。
    5.潤滑油(Lubricating oil)各運動副處有適當(dāng)?shù)臐櫥?，可以減少摩擦噪聲。潤滑油在潤滑和冷卻的同時，還起一定的阻尼作用，噪聲隨油量和黏度的增加而變小。若能在齒面上維持一定的油膜厚度，就能防止嚙合齒面直接接觸，可衰減（attenuation）振動能量，從而降低噪聲。所以，用黏度大的油對減少噪聲有利。
    三 齒輪噪聲的控制（control)
    1.控制齒形誤差一般情況(Condition)下，齒形誤差越大出現(xiàn)的噪聲也就越大。研究（research)表明，中凹齒形誤差對振動的影響比中凸齒形誤差大。對于中凹齒形，輪齒在一次嚙合中受到兩次沖擊，噪聲很大，并且齒形越凹噪聲就越大。因此，將齒輪輪齒修形，使之適當(dāng)呈中凸形，以達到降低噪聲的目的。齒形誤差一般是由滾齒機分度齒輪系統(tǒng)的誤差或滾刀振擺造成的。因此，為了減少齒形誤差，就要提高滾齒機分度系統(tǒng)的精度和滾刀的精度，從而提高齒輪的加工精度。有條件的話，在磨齒機上最后精磨，提高齒形精度及降低齒面表面粗糙度，有利于減少齒輪噪聲。
    2.控制齒輪（Gear）修形齒輪修形包括齒形修形和齒向修形。由于齒形誤差和齒距的影響，在輪齒承載產(chǎn)生了彈性變形后，造成齒輪嚙合時瞬時頂撞和沖擊。為了減少此影響，可進行齒輪修形。齒輪修形的目的是校正齒的彎曲變形、補償齒輪誤差和改善齒面潤滑狀態(tài)，從而降低齒輪噪聲。
    3.控制嚙合齒輪中心距的改變嚙合齒輪實際中心距的變化將引起壓力角的改變。如果嚙合齒輪的中心距出現(xiàn)周期性變化，那么也將使壓力角發(fā)生周期性變化，噪聲也會周期性增大。
    對"嚙合（niè hé） "中心距的分析表明，當(dāng)中心距偏大時噪聲影響并不明顯，而中心距偏小時噪聲就明顯增大。在控制嚙合齒輪的中心距時，對齒輪的外徑、軸的變形、軸與齒輪和軸承的配合都應(yīng)控制在合理狀態(tài)，對機身（齒輪箱）軸孔的中心距的偏差控制在正偏差內(nèi)。這樣就可最大限度的消除由于嚙合中心距的改變而出現(xiàn)的噪聲。
    4.控制（control)裝配質(zhì)量控制軸承(bearing)座孔與軸承的配合、軸承與軸之間的
配合以及齒輪內(nèi)孔與軸之間的配合間隙，最大化減少配合元件間的中心軸線的不同軸度，減少齒輪副間的軸心線偏離的距離，從而減少振動。硬齒面齒輪減速機是我國廣泛運用在華東地區(qū)、華東地區(qū)、用于塔引入式起重機機械的回轉(zhuǎn)機構(gòu)，廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、起重、運輸、水泥、建筑、化工、紡織、印染、制藥等領(lǐng)域。
    5.注意潤滑油(Lubricating oil)對控制噪聲的作用選用合適的潤滑油，既起到潤滑和冷卻作用，又可有效最大化減少噪聲。
    四 結(jié)束語
    通過(tōng guò)對壓力機齒輪噪聲產(chǎn)生的原因分析，我公司采用了上述對齒輪噪聲的控制方法。實踐表明，我們生產(chǎn)(Produce)的壓力機的噪聲比強制性標(biāo)準(zhǔn)JB9968-1999和JB9974-1999中規(guī)定的噪聲限值低5～10dB.證明上述對齒輪噪聲的控制方法是非常有效的。