解读齿轮传动型式设计对机械传动噪声的影响

发表时间:2019/8/29   来源:《知识-力量》2019年10月40期   作者:金孝燮
[导读] 关于针对齿轮传动型式设计带给机械传动噪音的影响问题,一直受到相关研究学者很大的关注,通常而言,很多研究论文均指出升速齿轮的传动噪声较大。在齿轮的几何参数与形成的误差处于固定的情况时,影响到噪声大小的因素涵盖了传动型式和齿轮的节线速度数值。所以,加强对齿轮传动型式带给机械传动噪声的影响研究非常关键。
(齐齐哈尔工程学院,161005)
摘要:关于针对齿轮传动型式设计带给机械传动噪音的影响问题,一直受到相关研究学者很大的关注,通常而言,很多研究论文均指出升速齿轮的传动噪声较大。在齿轮的几何参数与形成的误差处于固定的情况时,影响到噪声大小的因素涵盖了传动型式和齿轮的节线速度数值。所以,加强对齿轮传动型式带给机械传动噪声的影响研究非常关键。本文通过介绍齿轮传动型带给噪声影响的实验,同时说明了基于齿轮噪声级计算法下传动型式带给噪声影响的明确方法,并加以详细讨论和分析。此次研究以分析齿轮传动型式设计对机械传动噪音的影响情况作为主要的目的,从而为相关研究工作人员提供有效的启发与帮助。
关键词:齿轮传动型式;设计;机械传动噪声;影响

 
           前言:
           一般来说,进行齿轮变速传动系统的设计过程当中,会选择降速、升速两类不同的齿轮传动型式。由于升速齿轮传动的噪声较大,所以在设计的环节,通常不会利用升速齿轮传动方式,避免形成相应的传动误差。实际上,当齿轮节线速度不断提高的时候,特别表现出成倍提升的势态时候,其带给传动噪声方面的影响非常大,因此,齿轮传动型式不是唯一需要考虑的因素,节线速度的大小情况也是不容忽视的。但是,针对节线速度与齿轮传动型式间带给传动噪声影响的关系却始终没有明确,依然存在众多不同的研究观点与论断,有待后续有关学者的进一步深入探究与讨论。由此可见,系统探讨和思考齿轮传动型式设计对机械传动噪音的影响显得十分必要,拥有一定的研究意义与实施价值。
           一、齿轮传动型带给噪声影响的实验说明
           笔者通过查阅大量的相关研究文献之后,明确了齿轮传动型式带给噪声的影 响情况,为了实施有效地验证,借助实验的方式,可以达到目的。实验图见下图1。
 
           图1
           从上图1中可知,相关实验设备根据有关规定,将轮齿装设到齿轮噪声的实验台上面。主要运用了直流电机驱动的方式,拥有无级调速功能,基于提高检测精准度的目的,并且规避其他相关参量与条件的改变带给最终测定结果的不良影响,选取一对28/56齿轮安装到实验台之上,确保位置固定,并运用对皮带轮位 置的改变方法,达到传动型式变化的目的,同时借助相关精密声级计设备检测处于升、降两种不同传动状态之下的噪声数值。测定的结果如下表1所示。
           表1实验测定的结果

           从上表1当中的最后实验结果可知,对于两种传动型式而言,相较于低速电机升速齿轮传动系统,运用高速电机降速齿轮传动的噪声大了2.6dB(A)。进而验证了研究理论和实验测定的结果相同。
           二、基于齿轮噪声级计算法下传动型式带给噪声影响的明确
           在开展相关实验的基础上,还可以运用外国相关研究学者针对齿轮噪声级 L 的实验公式,完成噪声影响地准确计算,从而确保计算和获取研究结论的正确性与合理性。而G·尼曼的齿轮噪声级计算公式具体如下:
           其中,一对齿轮的噪声级为:L≈C2+logN (1)
           在上式(1)当中,N代表的是齿轮传递的功率,单位为马力;C2代表的是齿轮的固定常数。在N固定的时候,一对齿轮的传动噪声和C2呈现出正比的关系。

           在上式(2)、(3)当中,fv代表的是速度系数,通过查看相关表格能够获取;ε代表的是啮合系数;β代表的是螺旋角;i代表的是齿轮齿数的比,其为大齿轮的齿数与小齿轮齿数之比。
           三、讨论与分析
           第一,将相关机械传动噪声理论作为主要的参考与依据,不难获知机械传动噪声形成的主要原因在于不同运动机件之间拥有一定的加速度。通常情况之下,当进行相对运动的物体加速度较大的时候,将牛顿第二定律、亦或者动量冲量原 理当作主要的参考与依据,受到的冲击作用很大之时,所产生的噪声也更大。由此可见,通过借助加速度的大小说明齿轮传动型式带给噪声方面的影响是科学、可行的,并且非常易于受到公众的认同,使得机械运动过程当中产生的不同类别噪声的现象均获得有效阐释。
           第二,通过深入探讨和分析齿轮基节的误差带给对齿轮传动啮合齿形成冲击噪声的角加速度情况,从中不难看出,当齿轮啮合的过程当中所形成的角加速度通常属于被动齿轮的一方。而根据相关计算公式,可以获知,有关角加速度β值和主动齿轮的转速n1的平方呈现出正比的关系,和传动型式的速比一次方表现出正比的关系,并且也和齿轮基节的误差存在着紧密的关联,主要受到了主动齿轮 的转速、传动型式以及齿轮基节的误差等因素的很大影响。换言之,依据各种条件的具体情况,升速传动齿轮的噪声能够大于降速齿轮传动的噪声,反过来,降速齿轮传动的噪声也能够是最大的,所以,显而易见,单纯认为升速齿轮的传动噪声必然大于降速传动是错误的。
           第三,以此次分析和应用到的加速度β值,能够将其有效利用到齿轮传动系统的设计工作当中,通过确保相关驱动电机的额定转速与齿轮传动型式选用的科学性与合理性,进而进一步降低系统运行所产生的噪声。
           结论:
           从在此次论文的论述和分析的过程当中,可以从中获悉,系统探讨和思考齿轮传动型式设计对机械传动噪音的影响显得十分必要,拥有一定的研究意义与实施价值。本文通过介绍齿轮传动型带给噪声影响的实验,同时说明了基于齿轮噪声级计算法下传动型式带给噪声影响的明确方法,并加以详细讨论和分析。希望此次研究与分析的内容和结果,能够获得相关研究工作人员的关注与重视,并且从中得到相应的借鉴和帮助,以便深入掌握齿轮传动型式设计对机械传动噪音的影响情况。
参考文献
[1]李凯岭,孙乃坤,崔剑平,etal.渐开线齿轮不同形式齿廓偏差对齿轮噪声的影响[J].机械工程学报,2018,144(23):234-240.
[2]位忠生,杨小辉,王海伟,etal.基于DSM的齿轮传动噪声分析过程建模研究[J].机械制造,2018,160(12):259-262.
 
 
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