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齒輪減速機傳動的降噪措施

作者:橋星 發布時間:2021-12-08 15:25:56點擊:421

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1、齒輪減速機齒輪的類型選擇與材料:直齒輪的主要缺點在于它們會產生振動,不論是由于設計,制造或形變等方面的原因。在同一時刻沿整個齒面上可能發生漸開線外形的一些變化,這將導致每齒一次的有規律的激勵,由此產生的振動既在齒輪上產生沖擊載荷,又引起噪聲。而斜齒輪的嚙合點是在漸開線齒廓的不同位置,從而產生了一個補償齒輪誤差的作用。因此斜齒輪的噪聲要比直齒輪低,有時可低大約12dB。

齒輪材料也是一個影響噪聲的因素,一般來說,用低彈性模量的材料制造齒輪,可使噪聲降低。塑料的彈性模量較小,約為3.0N/mm3,約為鋼的1.5%.在齒寬不變的情況下,塑料齒輪可以減小嚙合剛度70倍,模壓加工與切削加工的塑料齒輪都是很精確的。即使取其誤差為鋼齒輪的2.5倍,其噪聲仍可降低30dB.并且塑料齒輪比同樣的鋼齒輪價廉,所以對輕載齒輪傳動來說,它是很經濟的。家用設備常在高速電動機(20000轉/min)軸上使用塑料齒輪,在低速輸出軸上使用鋼齒輪。使用衰減性能好的材料制造齒輪也可使噪聲降低,鑄鐵的衰減性能比鋼的好6-10倍,而運轉時,鑄鐵齒輪的噪聲要比同條件下的鋼齒輪低3dB左右。但是衰減性能好的材料其強度均不高,因而使用復合齒輪這種形式可以解決這個問題,例如,若齒圈用鋼質材料,幅板用鑄鐵材料,經熱壓制成復合齒輪,其噪聲接近于全鑄鐵齒輪。它的優點在于:既有良好的齒強度,又有良好的衰減性能,同時由于齒圈與幅板分離,其界面間的摩擦阻尼可減小動態嚙合激勵的傳遞,因而也可起到降低噪聲的作用。

2、齒頂修緣,減少基節誤差若齒輪設計的重合度大于1,嚙合將出現下列情況(見1):

從1可知,第一對齒和第二對齒同時嚙合,接觸B1,D兩點,隨著主動輪順時針方向旋轉,該兩對齒的接觸點將移到C,B2兩點,繼續旋轉,第一對齒脫離,只有第二對齒繼續沿著N1N2嚙合運動,而當第二對齒的嚙合運動到達C點時,第三對齒才進人B1點開始接觸。因此DC段為單齒嚙合區,B1D,CB2為雙齒嚙合區。

從理論上講,若從動輪不修緣,主動輪在C點以上可以修緣(注:所謂C點以上是指從齒輪齒根向齒頂的方向);或者主動輪不修緣,從動輪在D點以上修緣,都不會影響嚙合。由此可知,重合度大,DB2,B1C段大,DC段短,其修緣長度要長些;反之應短些。

上面所說的C,D點以上可以修緣,只是針對理論上一對齒接觸情況而言,但實際上,由于各種因素的影響,修緣長度應大大減少,否則將會降低設計的重合度系數,使齒輪不能正常傳動。

修緣的作用在于:其一,可以改變原來一對齒輪在基節上的相對誤差。其二,避免了從動輪齒頂尖與主動輪齒根的刮擦,從而實現了降噪。

3、選擇合理的重合度系數,提高齒輪載荷的均勻性

據機械原理可知,齒輪的重合度系數計算公式為:

Z1(tanaa1-tana')+Z2(tanaa2-tana')/2式中:Z1,Z2分別為兩齒輪的齒數;aa1,aa2分別為兩齒輪的齒頂圓壓力角;a′為兩齒輪的嚙合角。

首先,增大重合度可以減小單對齒的負載,使齒輪傳動的連續性提高,從而可以減小嚙入與嚙出時的負載沖擊,其次,隨著嚙合齒數的增加,單對輪齒的傳動誤差被均化,從而減小了輪齒的動態激勵。這些特點都可以起到降低齒輪傳動噪聲的作用。人們經過多年實踐,獲得了重合度系數與許用值,作為檢查和確定齒數的依據。

4、齒寬與螺旋角對噪聲的影響

如2所示:在齒輪參數相同的情況下,齒寬為50mm的齒輪比齒寬為10mm的齒輪其噪聲的衰減性能約好5倍。

在設計時,能夠采用大螺旋角來減小齒輪的傳動誤差,這是因為大螺旋角增加了齒寬內的軸向齒距個數。給出了更好的平均效果,因而減小了傳動誤差。齒寬和螺旋角大一些,可以產生沿著齒向螺旋線的一個平均效果,從而達到不管負載多大傳動誤差以及周節差不超過5、起到降噪的目的。實際上,對于斜齒輪來說增大螺旋角就相當于增大了重合度,從而可以降低齒輪的噪聲。但是螺旋角增大,會使得軸向力增大,并且加工和安裝難度也會增大,影響實際的重合度。


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