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機(jī)械社區(qū)
標(biāo)題:
齒輪傳動(dòng)噪聲的控制
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作者:
ydf4692
時(shí)間:
2012-2-13 14:35
標(biāo)題:
齒輪傳動(dòng)噪聲的控制
齒輪傳動(dòng)是機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用最廣的傳動(dòng)之一,在汽車中的應(yīng)用也非常廣泛,如汽車手動(dòng)變速器、汽車驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)等。齒輪在傳動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲,噪聲不僅妨礙機(jī)械技術(shù)的進(jìn)步,而且影響著人類的身心健康。因此,現(xiàn)代生產(chǎn)必須有效控制機(jī)械噪聲。在汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)中,齒輪傳動(dòng)是產(chǎn)生機(jī)械噪聲的主要來(lái)源,所以要研究汽車齒輪噪聲產(chǎn)生的原因,有效降低噪聲,從而提高汽車駕駛的安全性和舒適性。
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齒輪噪聲產(chǎn)生原因
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一般地說(shuō),如果力的大小、作用點(diǎn)或作用方向隨時(shí)間而變化,則結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生噪聲或振動(dòng)。齒輪傳動(dòng)中一個(gè)可能的噪聲源是由負(fù)載逐齒傳遞而引起的。在大型齒輪箱中,負(fù)載傳遞的時(shí)間與應(yīng)力波從一個(gè)齒傳遞到下一個(gè)齒花費(fèi)的時(shí)間相仿,尤其是大而薄的內(nèi)齒輪,因?yàn)槟抢飶澢▊鞑ハ鄬?duì)較慢,就容易產(chǎn)生噪聲。如果在較寬的直齒輪入口側(cè)加了過(guò)多的潤(rùn)滑油,從而使油留在齒根部而無(wú)法迅速排出,由此產(chǎn)生高的壓力,就可能發(fā)生一種不平常的齒輪噪聲。齒輪噪聲另一產(chǎn)生根源是傳動(dòng)誤差,因而在比較設(shè)計(jì)方案時(shí),最好估算相應(yīng)1μm嚙合傳動(dòng)誤差激勵(lì)產(chǎn)生的振動(dòng)級(jí)(尤其在齒頻及其倍頻上)。
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在齒輪系統(tǒng)中,根據(jù)機(jī)理的不同,可將噪聲分成加速度噪聲和自鳴噪聲兩種。一方面,齒輪輪齒嚙合時(shí),沖擊會(huì)使齒輪產(chǎn)生很大的加速度并會(huì)引起周圍介質(zhì)擾動(dòng),由這種擾動(dòng)產(chǎn)生的聲輻射稱為齒輪的加速度噪聲。另一方面,在齒輪動(dòng)態(tài)嚙合力作用下,系統(tǒng)的各零部件會(huì)產(chǎn)生振動(dòng),這些振動(dòng)所產(chǎn)生的聲輻射稱為自鳴噪聲。
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對(duì)于開(kāi)式齒輪傳動(dòng),加速度噪聲由輪齒沖擊處直接輻射出來(lái),自鳴噪聲則由輪體、傳動(dòng)軸等處輻射出來(lái)。對(duì)于閉式齒輪傳動(dòng),加速度噪聲先輻射到齒輪箱內(nèi)的空氣和潤(rùn)滑油中,再通過(guò)齒輪箱輻射出來(lái);自鳴噪聲則由齒輪體的振動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)軸引起支座振動(dòng),從而通過(guò)齒輪箱箱壁的振動(dòng)而輻射出來(lái)。一般說(shuō)來(lái),自鳴噪聲是閉式齒輪傳動(dòng)的主要聲源。
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因此,齒輪系統(tǒng)的噪聲強(qiáng)度不僅與輪齒嚙合的動(dòng)態(tài)激勵(lì)力有關(guān),而且還與輪體、傳動(dòng)軸、軸承及箱體等的結(jié)構(gòu)形式、動(dòng)態(tài)特性以及動(dòng)態(tài)嚙合力在它們之間的傳遞特性有關(guān)。一般來(lái)說(shuō),齒輪系統(tǒng)噪聲發(fā)生的原因主要有以下幾個(gè)方面。
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(1)齒輪設(shè)計(jì)方面 參數(shù)選擇不當(dāng)、重合度過(guò)小、齒廓修形不當(dāng)或沒(méi)有修形、齒輪箱結(jié)構(gòu)不合理等都會(huì)產(chǎn)生噪聲。
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(2)齒輪加工方面 基節(jié)誤差和齒形誤差過(guò)大、齒側(cè)間隙過(guò)大、表面粗糙度值過(guò)大等也會(huì)產(chǎn)生噪聲。
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?。?)輪系及齒輪箱方面 裝配偏心,接觸精度低,軸的平行度差,軸、軸承及支承的剛度不足,軸承的回轉(zhuǎn)精度不高及間隙不當(dāng)?shù)纫蛩貢?huì)產(chǎn)生噪聲。
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(4)其他方面 輸入轉(zhuǎn)矩、負(fù)載、轉(zhuǎn)矩的波動(dòng),軸系的扭振,發(fā)(電)動(dòng)機(jī)及其他傳動(dòng)副的平衡情況等產(chǎn)生的噪聲。
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齒輪噪聲控制
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1.控制齒輪噪聲振源
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(1)提高齒輪制造、裝配精度及降低齒面粗糙度值 盡可能采用硬剃、磨齒及電拋光等先進(jìn)加工工藝。嚴(yán)格控制齒形誤差,尤其避免出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)附近齒形中凹現(xiàn)象。
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?。?)采用修形齒輪 常用修形方法有齒形修緣、鼓形齒或兩端減薄齒和減小齒頂寬等。齒形修緣可減小由于輪齒彎曲變形所引起的瞬間頂撞,有效降低噪聲。修緣量一般結(jié)合實(shí)際使用情況確定,圖1所示是一般的齒輪修緣量(m為齒輪模數(shù))。
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采用鼓形齒可減小齒的干涉,提高接觸精度。鼓形量可取為(4~24)Bμm,其中B為輪齒的寬度(單位:mm)。
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?。?)優(yōu)化齒輪設(shè)計(jì)參數(shù) 為降低圓周速度應(yīng)盡量采用小模數(shù)、小齒數(shù);采用非整數(shù)傳動(dòng)比;選用合適的齒側(cè)間隙及螺旋角;適當(dāng)增大重疊
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系數(shù)。
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不平衡離心力與速度的平方成正比,降低圓周速度可減小齒與齒之間的沖擊。采用非整數(shù)傳動(dòng)比,可避免制造誤差周期性地復(fù)映到傳動(dòng)系統(tǒng)上,從而加劇振動(dòng)和噪聲。側(cè)隙過(guò)大會(huì)產(chǎn)生沖擊,側(cè)隙過(guò)小會(huì)使嚙合時(shí)的排氣速度增加,致使振動(dòng)和噪聲增加。
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(4)提高齒輪抗振能力 包括采用變位齒輪,提高輪齒嚙合剛度;在強(qiáng)度允許的情況下盡量減小齒寬,以減小齒向誤差的影響;適當(dāng)選取齒輪模數(shù),即對(duì)承載小的齒輪宜取用較小的模數(shù)。對(duì)承載大的齒輪,當(dāng)輪齒彎曲的影響大于誤差的影響時(shí),宜選用較大的模數(shù)。
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(5)安裝平衡塊 應(yīng)用于汽車高速及重要場(chǎng)合的齒輪可加裝平衡塊(見(jiàn)圖2),以消除振源。
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2.阻斷齒輪噪聲的傳播
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在汽車齒輪結(jié)構(gòu)上采取一些消聲措施,與提高齒輪精度相比往往會(huì)收到事半功倍的效果。具體措施:
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?。?)減小噪聲輻射面積,改變齒坯結(jié)構(gòu)形狀 齒輪輻射的聲功率與其外徑平方成正比,因此應(yīng)盡可能減小齒輪外徑;齒坯形狀不同,齒輪發(fā)射的噪聲也不同。圖3中三種結(jié)構(gòu)發(fā)射的噪聲依次增加,但圖3a中齒輪厚度過(guò)薄時(shí),發(fā)射的噪聲會(huì)迅速增加。因此,在汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)盡可能采用較大齒寬實(shí)體
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(2)在輪體側(cè)面鉆消聲孔或在孔中塞入阻尼塞 如圖4所示,在輪體側(cè)面鉆4~6個(gè)消聲孔能降低噪聲約2dB(A)(A為計(jì)權(quán)聲級(jí)噪聲單位)。在消聲孔中塞入多聚胺脂橡膠或銅-錳合金的阻尼塞,則降低噪聲的效果更好。
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(3)在輪體上鑲裝阻尼環(huán) 如圖5所示,阻尼環(huán)由銅-錳合金制成,非重要場(chǎng)合也可采用HT250.加裝阻尼環(huán)后使齒輪阻尼系數(shù)增大約10倍,且阻尼環(huán)制作安裝方便,是降低齒輪噪聲的最有效手段之一。
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(4)利用阻尼材料 在輪體側(cè)面開(kāi)槽,填入阻尼材料(見(jiàn)圖6a),或在齒輪端面噴涂阻尼材科(見(jiàn)圖6b),應(yīng)用于重要場(chǎng)合的齒輪可于輪體中安裝減振器,都能有效減小噪聲的傳播。
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以上齒輪傳動(dòng)中為降低噪聲而采取的常用措施都適用于汽車傳動(dòng)系統(tǒng)。另外,齒輪制造過(guò)程中的文明生產(chǎn)、避免磕碰劃傷也是降低齒輪噪聲的一個(gè)重要方面。
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結(jié)語(yǔ)
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降低齒輪噪聲,首先必須提高齒輪精度。其次就是控制齒形誤差,減小齒輪傳動(dòng)中的激振力,降低各激振力的幅值,減小激振力的個(gè)數(shù),控制制造誤差,保證正常的裝配質(zhì)量。再次就是進(jìn)行齒形修整,通過(guò)適當(dāng)?shù)凝X形修整,改變齒面的初始接觸狀態(tài),使之達(dá)到減少齒輪嚙入嚙出沖擊,改善齒面載荷分布,使之具有減振降噪效果的理想齒面接觸狀態(tài),最終達(dá)到降低齒輪噪聲、提高汽車駕駛的安全性和舒適性目的。
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作者:
紅色248
時(shí)間:
2012-2-13 15:33
足夠詳細(xì)~~~但是缺少圖片
作者:
hfxxn
時(shí)間:
2013-3-4 14:03
謝謝分享,有圖片的話會(huì)更直觀
作者:
Big_jok
時(shí)間:
2013-3-22 22:42
很有道理
作者:
噴_飯_丿丶
時(shí)間:
2013-3-23 15:49
學(xué)習(xí)了正好用上
作者:
SSSLLLBBB
時(shí)間:
2013-11-12 19:46
高人高見(jiàn),受益匪淺,謝謝!
作者:
百葉心靈
時(shí)間:
2013-12-5 18:47
很好的講解,值得學(xué)習(xí)
作者:
ladison
時(shí)間:
2013-12-6 17:27
學(xué)習(xí)了`
作者:
zhangxue群
時(shí)間:
2013-12-7 15:11
學(xué)習(xí)了。
作者:
林近至遠(yuǎn)
時(shí)間:
2013-12-20 09:02
缺少圖片
作者:
rufeng9611
時(shí)間:
2013-12-25 13:09
謝謝分享
作者:
5555a
時(shí)間:
2015-5-17 16:45
看了 受益匪淺
作者:
dong9060
時(shí)間:
2015-9-23 21:40
受教了
作者:
左岸年輪
時(shí)間:
2015-10-28 10:56
學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)
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