主轴箱齿轮噪音原因判断及分析

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翻新时间：2013-12-19

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主轴箱齿轮噪音原因判断及分析

3.1、周节误差

周节误差可造成齿轮啮合冲击、齿顶顶起及角速度的变动，由此看来，法向周节误差对噪声影响是很大的。齿轮转到有周节误差（尤其是正向周节误差）的轮齿时，角速度便急剧变化，由于受到冲击使整个齿轮轴系产生振动。

要是周节误差集中在上述轮齿附近，尽管这种振动是衰减振动，齿轮仍将不断地受到激振，从而使声压变大。如果这种振动进一步变剧，振幅将冲击齿背，变成激烈的敲击声。这种现象在低精度齿轮啮合中是屡见不鲜的。

很小的周节误差在齿轮低速运转时可能对噪声没有什么影响，可是在高速（尤其是超越一次共振点的速度区）运转时，就会引起很大的振动。从动齿轮的轮齿在啮合起点处弯曲最大，加上周节误差的影响，使各轮齿的振动时大时小；相反，主动齿轮的轮齿在啮合终点处弯曲最大，周节误差对轮齿振动的影响较小。因此，应在从动齿轮上采取措施，校正周节误差。

3.2、齿形误差

齿形误差是由分度机构误差、刀具形状和误差、展成机构误差和刚性不足、切削力或磨削力的变化以及热处理变形等因素造成的。在单项误差中，它对噪声的影响最大。

一般说来，齿形误差大，噪声就大。但两者之间并不是简单的正比关系。在不少情况下，噪声的大小，不仅决定于齿形误差的大小，更主要地决定于齿形形状。图1是齿形误差完全相等而齿形一形状不同的三种齿轮与标准齿轮啮合时产生的噪声对比。由图可知，齿形形状不同，噪声可相差约10分贝之多。

3.3、啮合误差

通常，齿轮精度以一部分齿或齿的一个截面的单项误差来表示，但仅按此评定齿轮精度还是不够的，尚需采用啮合检验法来检查齿轮的综合精度。

啮合检验可分定中心距式（单啮检验）和可调中心距式（双啮检验）两种。按加在从动齿轮上负荷的大小，又可分为动态啮合检验和静态啮合检验两种。可使齿轮无侧隙地啮合，通过测量二齿轮中心距的变化来得出齿轮误差值；操作简便，测量时间短；但不易分辨出单项误差，尤其是对蜗杆砂轮磨齿机加工的齿轮，无法分辫出周节累积误差和齿形误差。用双啮仪测得的啮合误差，包括单齿啮合误差与总啮合误差对关键部件齿轮进行双啮试验表明，齿轮噪声和因传动链刚性不足而复映在工件表面上的振痕同单齿啮合误差关系密切，而同总啮合误差无直接关系。

3.4、接触精度

接触不好的齿轮，噪声必大，故在齿轮装配前，务必检查齿轮的接触精度。

常用的检查方法是：在一个齿轮的齿部涂以光明红，另一齿轮齿部涂以普鲁士兰，根据齿轮啮合时涂色的均匀性衡量齿轮的接触精度。

影响装机齿轮接触精度的因素有：齿轮的齿形和齿向误差，齿面伤痕，箱体孔加工误差，轴及轴承刚性不足、精度低等。检查接触精度是原始性地寻找齿轮噪声产生原因的最好方法。采用涂色检查，一般可分辨出10微米左右的接触精度；仔细检查磨削表面可分辨出5微米左右的接触精度；如一并考虑涂料的浓淡，还能有更高的分辨率。

3.5、齿圈径向跳动

齿圈径向跳动以齿轮一转为一个周期，引起周节、侧隙的变化，使被啮合齿轮因周期性变化而引起超前滞后回转，产生噪声。然而，试验表明，齿圈径跳对噪声级的影响并不大。当齿轮无侧隙啮合时，因齿圈径向跳动会引起轮齿干涉，使噪声急剧变大。故设计小侧隙齿轮传动时应合理选择齿轮的精度等级。

3.6、侧隙影响

对齿轮规定侧隙的目的在于避免轮齿因如下多种误差引起的干涉。加工时的周节、齿形等各种误差，齿轮箱箱体孔的中心距误差及不乎行度误差，齿轮回转时的热变形等。图8表示侧隙与嗓声之间的关系。

不按精度等级规定侧隙，把侧隙定得过小，噪声急剧增大。可是，侧隙大一些对噪声的影响倒并不大。

为提高数控机床的定位精度，往往采用小侧隙齿轮，对此必须滇重地选择齿轮的精度等级，否则会出现噪声问题。据上述，除载荷变化较大及正反转变换频繁的场合外，侧隙取大些对减小噪声有利。