工 业 技 术
降低齿轮传动噪声的方法
顾超
（嘉兴职业技术学院 浙江嘉兴 ３１４０３６）
摘 要：本文以降低齿轮传动噪声为目的，从齿轮设计、加工、安装三个大方面，简单总结了通过正确选择齿轮参数，正确选择齿轮传动型式，使用修缘法，提高齿轮精度，降低表面粗糙度及正确装配等来降低齿轮传动噪声的方法。关键词：齿轮 噪声 控制中图分类号：ＴＨ１２文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－３７９１（２００７）０８（ｂ）－００１８－０１
齿轮传动在各种机械中有着广泛的应用，与带传动、链传动、蜗轮蜗杆传动等相比较有很多优点。例如：传动的速度范围广、传递的功率大、传动可靠、结构紧凑、寿命长、能保证恒定的瞬时传动比，但它的缺点之一是噪音大。齿轮传动噪声的影响因素很多，因此可以从多方面考虑降低齿轮传动的噪声。下面就从三个方面对齿轮传动的降噪方法进行总结。
１ 齿轮设计时的噪声控制
１．１ 正确选择齿轮参数
（１）齿轮模数齿轮中心距确定后，在满足弯曲疲劳强度的前提下，尽量降低模数。当齿轮的分度圆直径一定时，模数ｍ越小，则齿数越多，这样增加了重叠系数，从而降低了齿轮传动的噪声。若不能降低齿轮模数，应先考虑采用斜齿轮。
（２）螺旋角在斜齿轮传动中，螺旋角一般应在８°～２０°之间。实际应用中，较小传动功率的条件下，螺旋角可稍大于１６°为宜。
（３）压力角我国对一般用途的齿轮传动规定的标准压力角α＝２０°，但对重合系数接近２的高速齿轮传动，推荐采用齿顶高系数为１～１．２，压力角为１６°～１８°的齿轮，这样做可增加轮齿的柔性，降低齿轮传动的噪音。
（４）齿宽随着齿宽的增加，噪声将减小，因此可合理增大齿宽。
（５）齿轮直径当齿轮外径增大时，噪声将随之增加，因此齿轮直径选择要合理。１．２ 齿轮线速度
齿轮线速度越高，噪声也就随着增加。设计时要注意控制齿轮系统尤其主传动系统的齿轮线速度。１．３ 传动链
若机床高速传动链长，则高速齿轮啮合对数也将增加，从而增加了噪声。因此，要尽可能设计短传动链。１．４ 齿轮传动型式
在相同的转速范围内，斜齿轮比直齿轮噪声低，人字齿轮比斜齿轮噪声低，螺旋锥齿轮比直齿锥齿轮噪声低。１．５ 箱体结构
应尽可能增加箱体刚度、抗振性能，同时设计成封闭式箱体。１．６ 齿轮传动比
升速时ｉ≤２，降速时ｉ≥１／４。１．７ 选择合适结构
在满足强度要求的前提下，尽量减轻齿轮重量。因而可将齿轮设计成腹板式结构，而尽量避免采用实心结构。这样可使齿轮的固有频率降低，从而降低啮合的噪声１．８ 使用修缘法
在直齿轮传动过程中，啮合齿数在１～２对之间变化，而其传动的扭矩近似恒定。因此，啮合轮齿的变形量在不断变化，这就使得齿轮的实际啮合点在不断变化，最终造成齿轮啮合时在被动齿轮齿顶处产生撞击。因此，消除或减小齿轮传动中的撞击是降低噪声的有效途径。采用齿轮修缘能有效减小齿轮传动中的撞击，齿轮修缘也就是在设计齿轮尺寸时，根据齿轮负载后的变形情况来调整齿轮尺寸。齿轮修缘方式主要有长修缘、短修缘和齿向修缘。
２ 齿轮加工时的噪声控制
（１）提高原材料的质量对原材料进行严格的审查，并从实际出发，来选择合适原材料。齿轮的材料一般有碳素钢、锻钢、铸钢、铸铁和非金属材料（如尼龙、夹布塑料）等。为了降低齿轮传动的噪声，在某些强度要求不高的场合，可使用非金属材料。可在一对啮合齿轮中，一个齿轮采用非金属材料，另一个齿轮仍用金属材料。一般是小齿轮用非金属材料，这样可以降低齿轮传动的噪声。
（２）减少热处理变形齿坯在粗加工后成精锻件，要进行正火或调质处理。在正火或调质处理中，要保持炉膛温度均匀，以及采用工位器具，使工件加热及冷却均匀。需钻孔减轻重量的齿轮，应将钻孔工序安排在热处理后进行。齿轮的最终热处理采用使零件变形较小的齿面高频淬火；高频淬火后可得到具有高的强度、硬度、耐磨性和疲劳极限的齿面，而心部仍保持足够的塑性和韧性。为减少变形。齿面高频淬火应采用较低的淬火温度和较短的加热时间，均匀加热、缓慢冷却。
（３）提高切齿刀具质量对外购的齿轮刀具必须进行检验，必须达到ＡＡ级要求。齿轮刀具刃磨后必须对刀具前刃面径向性、容屑槽的相邻周节差、容屑槽周节的最大累积误差、刀齿前面与内孔轴线平行度进行检验。刀具的安装精度：刀具径向跳动控制在０．００３ｍｍ以下，端面跳动０．００４ｍｍ以下。
（４）降低齿面粗糙度齿面粗糙度是影响齿轮传动噪声的重要因素，尤其是齿面上精加工刀痕的走向对齿轮传动噪声影响显著。剃齿加工可获得最好的齿面质量。剃齿加工就是用剃齿刀和齿轮啮合。加工时，剃齿刀主动旋转，带动工件也就是被加工齿轮被动旋转，若剃齿刀与齿轮是作无间隙啮合，那么剃齿刀就会将工件齿面切下一层厚度约为０．０１～０．０５ｍｍ的极薄切屑，最终将齿轮加工完成。
（５）提高齿轮精度齿轮精度一般在６￣８级范围内，个别可采用５级精度。用磨齿方法加工出的齿轮精度高，特别是研磨的方法。研磨
是在工件与工件之间，或在研具与工件之间加入研磨剂，在一定的压力下，研磨剂中的磨料对工件进行微量切削。但磨齿方法效率低。实际加工中可多采用滚、剃齿工艺。另外可对剃齿刀作刀齿修形，使加工出的齿轮齿形呈现中凸形状。
（６）提高齿坯精度齿坯本身的加工精度是影响齿圈径跳和齿向误差的重要因素。齿轮孔的尺寸的精度要求在孔的偏差值的中间差左右分布，定在±０．００３￣±０．００５ｍｍ，齿坯的端面跳动及径向跳动为６级，定在０．０１￣０．０２ｍｍ范围内。另外也可对中心孔进行研磨。
（７）箱体孔精度提高加工箱体孔的孔距精度和同轴度，可降低齿轮传动噪声。
（８）生产控制生产中注意质量控制，去除毛刺，并防止磕碰伤，对加工完成的齿轮配以专门的保护套，可以有效降低齿轮传动噪声。
３ 齿轮安装时的噪声控制
（１）轴承若使用滚珠轴承，同一精度的滚珠轴承，滚珠个数越多，刚性越好，则噪声越小。若使用圆锥滚子轴承，则安装时轴向定位间隙要合理，较大或较小都会产生噪声。
（２）装配装配前清洗齿轮端面的毛刺，装配时选用同一台机床加工出来的左右旋齿轮组装，并且不能有不合理敲打，防止零部件配合部位有磕碰打伤现象。另外要提高工人装配技术水平。这些将有利于降低齿轮的啮合噪声。
４ 结语
齿轮传动噪声与齿轮的设计、加工及安装密切相关，特别是合理设计是决定噪声质量的先天条件。因此应以合理设计为主抓手，并严把加工质量，提高安装精度，从而降低齿轮传动噪声。
参考文献
［１］ 屈维德等．机床．北京机床研究所，１９７９
（４）．
［２］ 唐定国．等．齿轮传动技术的现状和展望．
机械工程学报，１９９３，２９（５）∶３５－４１．［３］ 会田俊夫．著． 张展．译．齿轮的精度与性
能．北京：中国农业机械出版社，１９８５．［４］ 中国齿轮专业协会．２００２年中国齿轮专业
协会年会文集．中国齿轮专业协会，２００２，９．
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降低齿轮传动噪声的方法
顾超
（嘉兴职业技术学院 浙江嘉兴 ３１４０３６）
摘 要：本文以降低齿轮传动噪声为目的，从齿轮设计、加工、安装三个大方面，简单总结了通过正确选择齿轮参数，正确选择齿轮传动型式，使用修缘法，提高齿轮精度，降低表面粗糙度及正确装配等来降低齿轮传动噪声的方法。关键词：齿轮 噪声 控制中图分类号：ＴＨ１２文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－３７９１（２００７）０８（ｂ）－００１８－０１
齿轮传动在各种机械中有着广泛的应用，与带传动、链传动、蜗轮蜗杆传动等相比较有很多优点。例如：传动的速度范围广、传递的功率大、传动可靠、结构紧凑、寿命长、能保证恒定的瞬时传动比，但它的缺点之一是噪音大。齿轮传动噪声的影响因素很多，因此可以从多方面考虑降低齿轮传动的噪声。下面就从三个方面对齿轮传动的降噪方法进行总结。
１ 齿轮设计时的噪声控制
１．１ 正确选择齿轮参数
（１）齿轮模数齿轮中心距确定后，在满足弯曲疲劳强度的前提下，尽量降低模数。当齿轮的分度圆直径一定时，模数ｍ越小，则齿数越多，这样增加了重叠系数，从而降低了齿轮传动的噪声。若不能降低齿轮模数，应先考虑采用斜齿轮。
（２）螺旋角在斜齿轮传动中，螺旋角一般应在８°～２０°之间。实际应用中，较小传动功率的条件下，螺旋角可稍大于１６°为宜。
（３）压力角我国对一般用途的齿轮传动规定的标准压力角α＝２０°，但对重合系数接近２的高速齿轮传动，推荐采用齿顶高系数为１～１．２，压力角为１６°～１８°的齿轮，这样做可增加轮齿的柔性，降低齿轮传动的噪音。
（４）齿宽随着齿宽的增加，噪声将减小，因此可合理增大齿宽。
（５）齿轮直径当齿轮外径增大时，噪声将随之增加，因此齿轮直径选择要合理。１．２ 齿轮线速度
齿轮线速度越高，噪声也就随着增加。设计时要注意控制齿轮系统尤其主传动系统的齿轮线速度。１．３ 传动链
若机床高速传动链长，则高速齿轮啮合对数也将增加，从而增加了噪声。因此，要尽可能设计短传动链。１．４ 齿轮传动型式
在相同的转速范围内，斜齿轮比直齿轮噪声低，人字齿轮比斜齿轮噪声低，螺旋锥齿轮比直齿锥齿轮噪声低。１．５ 箱体结构
应尽可能增加箱体刚度、抗振性能，同时设计成封闭式箱体。１．６ 齿轮传动比
升速时ｉ≤２，降速时ｉ≥１／４。１．７ 选择合适结构
在满足强度要求的前提下，尽量减轻齿轮重量。因而可将齿轮设计成腹板式结构，而尽量避免采用实心结构。这样可使齿轮的固有频率降低，从而降低啮合的噪声１．８ 使用修缘法
在直齿轮传动过程中，啮合齿数在１～２对之间变化，而其传动的扭矩近似恒定。因此，啮合轮齿的变形量在不断变化，这就使得齿轮的实际啮合点在不断变化，最终造成齿轮啮合时在被动齿轮齿顶处产生撞击。因此，消除或减小齿轮传动中的撞击是降低噪声的有效途径。采用齿轮修缘能有效减小齿轮传动中的撞击，齿轮修缘也就是在设计齿轮尺寸时，根据齿轮负载后的变形情况来调整齿轮尺寸。齿轮修缘方式主要有长修缘、短修缘和齿向修缘。
２ 齿轮加工时的噪声控制
（１）提高原材料的质量对原材料进行严格的审查，并从实际出发，来选择合适原材料。齿轮的材料一般有碳素钢、锻钢、铸钢、铸铁和非金属材料（如尼龙、夹布塑料）等。为了降低齿轮传动的噪声，在某些强度要求不高的场合，可使用非金属材料。可在一对啮合齿轮中，一个齿轮采用非金属材料，另一个齿轮仍用金属材料。一般是小齿轮用非金属材料，这样可以降低齿轮传动的噪声。
（２）减少热处理变形齿坯在粗加工后成精锻件，要进行正火或调质处理。在正火或调质处理中，要保持炉膛温度均匀，以及采用工位器具，使工件加热及冷却均匀。需钻孔减轻重量的齿轮，应将钻孔工序安排在热处理后进行。齿轮的最终热处理采用使零件变形较小的齿面高频淬火；高频淬火后可得到具有高的强度、硬度、耐磨性和疲劳极限的齿面，而心部仍保持足够的塑性和韧性。为减少变形。齿面高频淬火应采用较低的淬火温度和较短的加热时间，均匀加热、缓慢冷却。
（３）提高切齿刀具质量对外购的齿轮刀具必须进行检验，必须达到ＡＡ级要求。齿轮刀具刃磨后必须对刀具前刃面径向性、容屑槽的相邻周节差、容屑槽周节的最大累积误差、刀齿前面与内孔轴线平行度进行检验。刀具的安装精度：刀具径向跳动控制在０．００３ｍｍ以下，端面跳动０．００４ｍｍ以下。
（４）降低齿面粗糙度齿面粗糙度是影响齿轮传动噪声的重要因素，尤其是齿面上精加工刀痕的走向对齿轮传动噪声影响显著。剃齿加工可获得最好的齿面质量。剃齿加工就是用剃齿刀和齿轮啮合。加工时，剃齿刀主动旋转，带动工件也就是被加工齿轮被动旋转，若剃齿刀与齿轮是作无间隙啮合，那么剃齿刀就会将工件齿面切下一层厚度约为０．０１～０．０５ｍｍ的极薄切屑，最终将齿轮加工完成。
（５）提高齿轮精度齿轮精度一般在６￣８级范围内，个别可采用５级精度。用磨齿方法加工出的齿轮精度高，特别是研磨的方法。研磨
是在工件与工件之间，或在研具与工件之间加入研磨剂，在一定的压力下，研磨剂中的磨料对工件进行微量切削。但磨齿方法效率低。实际加工中可多采用滚、剃齿工艺。另外可对剃齿刀作刀齿修形，使加工出的齿轮齿形呈现中凸形状。
（６）提高齿坯精度齿坯本身的加工精度是影响齿圈径跳和齿向误差的重要因素。齿轮孔的尺寸的精度要求在孔的偏差值的中间差左右分布，定在±０．００３￣±０．００５ｍｍ，齿坯的端面跳动及径向跳动为６级，定在０．０１￣０．０２ｍｍ范围内。另外也可对中心孔进行研磨。
（７）箱体孔精度提高加工箱体孔的孔距精度和同轴度，可降低齿轮传动噪声。
（８）生产控制生产中注意质量控制，去除毛刺，并防止磕碰伤，对加工完成的齿轮配以专门的保护套，可以有效降低齿轮传动噪声。
３ 齿轮安装时的噪声控制
（１）轴承若使用滚珠轴承，同一精度的滚珠轴承，滚珠个数越多，刚性越好，则噪声越小。若使用圆锥滚子轴承，则安装时轴向定位间隙要合理，较大或较小都会产生噪声。
（２）装配装配前清洗齿轮端面的毛刺，装配时选用同一台机床加工出来的左右旋齿轮组装，并且不能有不合理敲打，防止零部件配合部位有磕碰打伤现象。另外要提高工人装配技术水平。这些将有利于降低齿轮的啮合噪声。
４ 结语
齿轮传动噪声与齿轮的设计、加工及安装密切相关，特别是合理设计是决定噪声质量的先天条件。因此应以合理设计为主抓手，并严把加工质量，提高安装精度，从而降低齿轮传动噪声。
参考文献
［１］ 屈维德等．机床．北京机床研究所，１９７９
（４）．
［２］ 唐定国．等．齿轮传动技术的现状和展望．
机械工程学报，１９９３，２９（５）∶３５－４１．［３］ 会田俊夫．著． 张展．译．齿轮的精度与性
能．北京：中国农业机械出版社，１９８５．［４］ 中国齿轮专业协会．２００２年中国齿轮专业
协会年会文集．中国齿轮专业协会，２００２，９．
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