简析汽车传动系齿轮噪声在设计与制造中的有效控制

有效降低齿轮传动的噪声的措施前言齿轮传动是机械传动中最常见的一种，用于传递动力和扭矩。

在使用过程中，不可避免地会产生噪声，这不仅影响了传动的使用效果，还可能对人们的健康产生负面影响。

因此，有效降低齿轮传动的噪声是非常重要的。

下面将介绍几种有效降低齿轮传动噪声的措施。

减小齿轮传动的转速和负载一般情况下，齿轮传动的噪声与转速和负载密切相关。

因此，减小齿轮传动的转速和负载是有效降低噪声的措施之一。

对于减小转速，可以通过调整齿轮传动的传动比，或者增加中间轴的数量来实现。

对于减小负载，可以通过优化机械结构，增加支撑点和轴承等方式来实现。

优化齿轮轮廓设计齿轮轮廓设计的合理性对于齿轮传动的噪声影响很大。

优化齿轮的轮廓设计可以有效地降低噪声。

一般而言，采用平曲线齿轮可有效降低噪声。

通常，在齿轮轮廓设计中，可以采用正弦曲线来描述齿形。

正弦曲线齿轮能够减小齿轮磨损，延长齿轮寿命，并且具有更好的噪声特性。

此外，使用斜齿轮也可以有效降低噪声。

由于斜齿轮每齿接触面积较小，可以更好地减小接触瞬间的冲击，因此可以同时降低噪声和磨损。

加强齿轮的润滑适当的润滑可以降低齿轮传动的噪声。

一方面，润滑能够减少齿轮的磨损，减少齿面接触的冲击力，降低噪声。

另一方面，润滑油本身就具有吸音的效果，也能够减少噪声。

因此，在齿轮传动中，应根据实际使用情况选择适当的润滑方式和润滑油，以确保润滑的充分性和有效性。

采用吸音材料在机械传动中，很多机器组件都是由金属材料制成的，这种金属材料往往会产生很多噪声。

因此，采用吸音材料对于减小噪声也是非常有效的。

吸音材料可以分为吸声材料和隔音材料。

吸声材料可以将声波吸收并转化为热能，特别适用于高频声波的吸收。

而隔音材料则可以阻止声波的传播，特别适用于低频声波的隔离。

在机械传动中，可以采用吸声材料来覆盖齿轮和其他噪声源，也可以采用隔音材料来包裹机器，以防止噪声扩散。

结语以上就是有效降低齿轮传动噪声的一些措施。

这些措施可以单独使用，也可以相互配合，以达到尽可能降低齿轮传动噪声的效果。

选用粘度较大的润滑剂，可增加阻尼，减少 齿面的划伤和磨损，减小噪声。但对高速的齿 轮变速箱，为了减小功率，应选用粘度较小的 润滑剂。
齿轮传动噪声的控制
2.8 提高安装和装配质量
齿轮的安装和装配质量，对噪声产生与 控制起着重要的作用。
齿轮传动噪声的控制
2.8.1 提高安装和装配质量
经测试不需要更换的齿轮，装配前应做好清洗工作； 斜齿轮和伞齿轮若需更换，则应成对更换，否则会因
模数选择。对于传递功率较大的齿轮，齿根弯曲变形 是主要影响因素，宜选用较大模数，模数越大，噪声 越小。而对于一般载荷不大的齿轮，应尽可能选用较 小模数，因为此时的加工误差是主要影响因素；而且 模数小可增加齿数，使啮合系数增大，有利于提高传 动平稳性，降低噪声。
增大重迭系数。重迭系数为整数时，降低噪声效果更 好。
噪声是各种不同频率和声强的无规律的、杂乱的组合。 噪声起源于振动，其大小不仅决定于振源的传递和噪 声的辐射。控制噪声最有效最根本的途径是直接控制 噪声源，即使是对噪声源的局部减弱，也将有助于对 传播途径和接收者这两方面噪声控制工作的简化，并 将起到提高抑制噪声的效果。因此降低噪声的根本途 径在于控制振源，并减小噪声的传播。根据声学理论 和实践可知，通过对齿轮噪声、轴承动噪声和箱体噪 声的控制，能有效地降低机械传动中的噪声。
齿轮传动噪声的控制
2.1.1 周节误差会造成啮合冲击和角速度变动， 高速时会引起强烈振动和噪声
主动齿轮和从动齿轮的影响是不同的， 从动齿轮在啮合起点处弯曲最大，由于 周节误差的影响，使齿的振动时大时小； 相反，主动齿轮在啮合终点处弯曲最大， 周节误差对振动的影响较小，所以应着 重控制从动齿轮的周节误差。
采用加阻尼环的措施也能提高降噪效果。阻尼环是由 铸铁或阻尼合金制成，嵌装在齿轮体环槽内，利用阻 尼环与齿轮体间的滑动摩擦阻尼对齿轮振动起抑制作 用，从而降低噪声。

齿 轮传动 被广 泛应用在发动机正时齿轮 、 及釉向刚度等因素 ， 都可能改变实际的压力角。 使用中加入润滑油，可以防止齿面直接接 变速器和驱动桥的总成中。 齿轮传动的特点是轮 齿宽对噪声的影 响， 增加齿宽 ， 单位齿长载荷降 触并起阻尼作用， 利于降低轮噪声 ， 有 其降低幅 齿相互交替啮合 ，在啮合处既有游动又有滑动 ， 低 ， 齿轮噪声减弱 ， 的幅度取决于齿轮精度 度由润滑方式和润滑油脂的性质而定 ， 减弱 不同的润 不可避免地要产生齿与齿之间的撞击与摩擦， 从 与轮齿承载变形 的关系。对于低精度齿轮， 其噪 滑状况对齿轮噪声 的影响。试验时齿轮空载运 而使齿轮产生振动并发出噪声 。另一方面 ， 发动 声受单位齿长载荷影响较小， 即增加齿宽不会显 转 ， 供油量为 ｌ ｌ 。 ｍ ／ 若齿轮箱采用油浴润滑 ， ｓ 则 机曲轴 的扭振使其所驱动的齿轮传 动的正常啮 著改善其 噪声 ， 于高精度齿轮 ， 对 由于轮齿承载 箱内油面高度不 同时齿轮噪声有一定差别 ， 这是 合关系遭 到破坏， 从而激发 出噪声。工作中的齿 变形影响正常的啮合， 所以单位齿长载荷对噪声 因为形成的油粒激溅程度不同。 轮还承受着交变负荷 ， 齿轮的加工误差会使这种 有较大影响 ，即缩小齿宽会 引起其噪声显著增 ３ 齿轮噪声 的控制 负荷更为严重 ， 从而使轴产生弯曲振动 ， 并在轴 加 ， 增加齿宽有利于获得低噪声齿轮。齿轮的侧 在齿轮设计、 制造及使用过程中， 有相当多 承上引起动负荷 ， 最终传 给箱体 ， 使之辐射出噪 隙是为润滑和避免因制造安装误差造成运动 干 的因素影响齿轮噪声 的形成和传播 。 控制齿轮噪 声。 涉而设计的， 测隙过小 ， 则难以达到设计 目的， 并 声 ， 就是合理调整这些因素 ， 降低齿轮工作 时的 １ 齿轮噪声的类型及产生 的原因 且使齿轮噪声急剧增加。 因此 ， 、 除正 反转换向频 噪声。 齿轮噪声可分为高频 齿轮噪声和低频齿轮 繁、 定位精度要求较高以及裁荷变化较大的齿轮 ３１ ． 合理选择齿轮结构形式 和改进齿轮参 噪声两大类 。 之外， 宜将侧隙取大些 ， 这有利于降低齿轮噪声。 数设计 ， 于圆柱齿轮来 说 ， 对 按噪声大小排列顺 高频齿 轮噪声主要是由齿 轮基节偏差引起 在相同精度的条件下，模数增加会使齿轮 序为 ： 、 直齿 斜齿、 人字形齿 ； 对于圆锥齿轮来说 ， 的， 是齿轮噪声的主要成分 。基节偏差会使齿轮 噪声减小。 其原因是 ， 增加模数使轮齿变得粗状 ， 按噪声大小排列的顺序为： 、 直齿 螺旋齿 、 双曲线 在进入啮合或分离时产生撞击 ， 该撞击称为啮合 从而减少 了轮齿的弯曲变形和冲击。 若保持模数 齿 。因此 ， 从降低噪声的角度出发宜优先选择低 撞击 ， 无论主动轮的基节大于还是小于从动轮的 不变 ， 加齿数会让齿轮直径变大， 则增 从而辐射 吸声的齿轮结构。 基节 ， 都将使齿轮每转过—个轮齿就产生一次撞 噪声增加。 齿轮参数的低噪声设计原则是 ， 增加重叠 击， 撞击频率取决于齿轮转速和齿数 。当齿轮和 齿轮材料和热处理方法的选择 ，对齿轮噪 系数 ， 减小齿轮间的相对措移和冲击 ， 使齿轮工 相关旋轮件的安装或制造有偏心时， 除引起离心 声也有一定的影 响。例如 ， 比 铸铁 钢有更好的声 作过程平稳。为此 ， 首先要选择大重叠系数的啮 惯性力激发噪声外 ，偏 了心 的齿轮旋转一周期 振动衰减率和阻尼特性， 因此用铸铁制造的齿轮 合副 ， 注意重叠 系数不宜过大 ， 但应 尤其是在齿 问， 两个齿 轮啮合 的松紧程度要发生变化 ， 这使 比用钢制造的齿轮噪声低 ， 差值可达 ３ ４ Ｂ － ｄ 。不 轮精度不高的场合 ， 多对轮齿 同时啮合反而会加 啮合力随齿轮传动角位移而变 ， 从而激发振动和 同热处理方法对材料弹性模数几乎不起作用 ， 剧振动、 因 增大噪声 。 啮合副型式一定时， 增大齿轮 噪声 ， 这种噪声也是高频噪声。 此外， 齿形误差及 而对齿轮的固有频率也就没有影响 ， 但材料淬火 模数、 减小齿轮压力角， 也可以使重叠系数增加 ， 齿 面的表面粗糙度等因素也引起部分高频噪声。 后 ，声振动 衰减性 能降低 ，使齿 轮噪声增 加 从而降低齿轮噪声 。其次选择齿宽的大小要适 低频齿轮噪声主要是 由齿距累积误差引起 ３ ４ Ｂ －ｄ ｏ 当， 以保证齿隙大小合适。 齿隙过大 ， 齿轮工作时 的冲击噪声。 这种噪声一般不是齿轮噪声的主要 ２ 加工精度 ． ２ 有较大冲击； 而齿隙过小 ， 啮合时排气速度 轮齿 成分。值得注意 的是齿轮 的固有频率 ， 而激发强 齿轮加工 的尺寸误差 、 形位误差和表面质 增加 ， 轮齿间容易发生干涉 ， 都将使齿轮噪声水 烈 的噪声 。 量都影响齿轮的噪声水声。 响噪声 的主要误差 平上升 。 影 ２ 影响齿轮噪声的因素 有齿形误差、 齿距误差及基节误差。齿形误差轮 ３ 改进工艺提法加工精度 。在一般情况 ＿ ２ 齿轮的设计参数（ 结构 、 女 口 材料、 啮合率 、 压 齿偏离渐开线，造成啮合过程中的冲击与振动 ， 下 ， 提高齿轮制造精度 ， 降低各种误差和轮齿表 力角、 模数 、 齿形修正 、 相配轴及轴承等） 、 加工精 从而噪声辐射量增加。 齿距误差和基节误差也会 面粗糙度 ， 均可有效减小齿轮噪声。其 中齿轮精 度（ 各种误差 、 女 Ⅱ 表面质量 、 加工手段及热处理方 破坏齿轮啮合过程的平稳 均匀性 ， 使齿轮传动角 度依 次为 Ａ级 、 、 Ｂ级 ｃ级和 Ｄ 。Ａ级精度最 级 法等） 、 装配情况（ 如齿隙 、 接触 面、 位置准确度 、 速度被动而形成冲击振动 ， 从而增加齿轮噪声。 高 ， 在各种传递功率条件下噪声均最小。精度降 装配力矩等） 及使用条件 转速 、 Ⅱ 负荷、 润滑及使 轮齿 的表面质量影响齿而接触时的摩擦系 低一级 ， 噪声约增加 ７ ｌ Ｂ 一 ｄ 。因此 ， ｏ 在齿轮制造 用场合等） 都对齿轮噪膨有一定影响。 等， 数， 从而影响齿轮吸声 。 当轮齿的表面质量好 ， 即 时， 应根据工作要求 、 噪声限制值和制造成本 ， 综 ２ 齿 轮设计 ． １ 表面粗糙度值低时 ， 齿面摩擦 系数小 ， 时的 合考虑并确定Ｎ－精度。 啮合 ｖ 在汽车 中， 常用齿轮有直齿 圆柱齿轮、 斜齿 冲击和噪声就低。 一个齿轮表面粗糙度值低的齿 轮齿的不 同成形方法会带来不同的精度 ， 圆柱齿轮及直齿链齿轮和螺旋锥齿轮等几种齿 轮（ 磨齿） 与一个齿面表面粗糙度值高的齿轮（ 磨 从而影响齿轮噪声 。 一般而言， 、 磨齿 研齿和剃齿 轮挣陛参数对其噪声有明显影响 ， 增加齿轮重叠 齿） 相比， 噪声相差约 ４ Ｂ 在齿轮加工过程中使 能得到较高精度 ， ｄ。 其齿轮噪声较低。 此外 ， 热处理 系数，可以使齿轮传动时参与啮合的齿数增多 ， 用不同的轮齿成形方法 ， 将影响齿面质量 ， 从而 方法必须适 当， 以防止热处理后轮齿变形。 这样就减小了单个轮齿上的载荷 ， 了轮齿的 影响齿轮噪声。 降低 按照所加工成形的齿轮噪声大小 齿形修缘是改善轮齿受力状况 、降低噪声 冲击和变形 ，改善了轮齿进入 和脱开啮合的状 的顺序 ， 可将常用轮齿成形方法排列 如下 ： 低精 的又一有效方法 。由于齿轮工作会产生变形 ， 加 况， 从而使齿轮噪声得 以降低 。重叠系数 由 １ ９ 度滚齿切削、 ． 】 齿条刀切齿 、 该齿切削 、 波齿切削剃 之各种误差 的 响， 影 有可能造成一个齿轮的齿项 增加到 ２ ７ ， １０ ｒ ｉ 和 ２０ ｒ ｉ两种 齿。 ． 时 在 ００／ ｎ ０ ０／ ｎ ０ ｍ ａ ｒ 与另—个齿轮的齿面在进人啮合时发生干涉 ， 形 转速下 ， 齿轮噪声分别降低 ４ Ｂ和 ６ Ｂ ｄ ｄ 。在传递 ２ 装配精度 ＿ ３ 成顶撞和冲击。 扭据 一 的条件下压力角增加将造成径 向力增 定 即使在齿轮加工精度足够的条件下 ， 装配 参考文献 大， 从而导致较高的噪声级。 值得注意的是， 齿轮 精度低也会破坏齿轮啮合状况， 产生较大的冲突 …谭德 荣， 王克帧， 孟晓红． 汽车传动 系齿轮 噪声 压力角不仅决定于齿轮的原始设计 ， 而且随一剐 振动， 使齿轮噪声大幅度增加。对传递扭矩较小 的分析与控制Ｉ ． Ｈ （ ） ｊ２ Ｄ ７ ． １０ ２ 啮合齿轮的中心距而变化 ， 实际中心距增大则压 的齿轮 ， 噪声增长幅度尤为明显 。 力角变大 ， 其它如齿轮安装、 制造误差 、 温度变化 ２ 使用条件 ． ４

齿轮系统的噪声与振动控制齿轮系统作为一种常见的机械传动装置，在工业生产中得到了广泛应用。

然而，齿轮系统的运转往往伴随着噪声和振动问题，给工作环境带来一定的不适和安全隐患。

因此，对齿轮系统的噪声和振动进行控制，是一项重要的工程任务。

首先，我们来了解一下齿轮系统噪声和振动的产生原因。

齿轮系统的运转产生的主要噪声来自于以下几个方面：齿轮啮合时产生的冲击声，齿轮齿面的摩擦声以及齿轮系统内部部件的共振声。

其中，冲击声是最主要的噪声源，它由于齿轮齿面的不完全啮合而产生，会造成较大的噪声和振动。

齿轮系统的振动主要来自于齿轮自身的不平衡、摆动和振荡，以及齿轮系统内部结构的松动和失稳。

为了控制齿轮系统的噪声和振动，我们可以从以下几个方面入手。

首先，改善齿轮齿面的啮合状况。

齿轮齿面的不完全啮合是导致冲击声的主要原因，因此减小齿轮齿面的啮合间隙是一个有效的控制手段。

可以采用精密加工工艺，提高齿轮齿面的加工精度，从而减小啮合间隙，降低冲击声的产生。

此外，还可以采用齿轮模型优化设计的方法，在减小齿轮齿面啮合间隙的同时，保持足够的传动效率和承载能力。

其次，优化齿轮系统的结构和布局。

齿轮系统的结构和布局对噪声和振动的控制有着重要的影响。

合理设计齿轮系统的布局，减小相邻齿轮的传动误差和相位差，可以有效降低齿轮系统的振动。

此外，还可以采用隔振和降噪材料对齿轮箱进行包裹，从而吸收和隔离噪声和振动的传播。

再次，加强齿轮系统的润滑和降噪措施。

良好的润滑能够减小齿轮齿面的摩擦和磨损，降低噪声的产生。

可以采用高性能的润滑油，选择适当的润滑方式，如油浸润滑、喷射润滑和油雾润滑等，提高齿轮系统的润滑效果。

另外，通过加装降噪设备，如降噪罩、降噪挂钩等，可以有效降低齿轮系统的噪声和振动。

最后，进行齿轮系统的动态监测和故障诊断。

齿轮系统的噪声和振动问题常常与部件的损坏和故障相关。

通过采集齿轮系统的振动信号和声音信号，结合合适的信号处理和诊断算法，可以实现对齿轮系统的动态监测和故障诊断。