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齿轮低噪声设计
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一对齿轮的振动用一个经过简化的振动模型表示后，就可以当作自成体系的振动系统来对待。该系统由于轮齿刚度的周期性变化，啮合误差以及载荷传递的不均匀性等引起振动，而且以其根本频率〔例如旋转频率、轮齿啮合频率〕和根本频率的整倍数振动。振动能分成弯曲振动和改变振动两种形态。但对于噪声散射来说，其决定作用的几乎毫无例外地都是支撑在轴承上的弯曲振动，这是因为，只有这种力才能传向箱体。
假如激振频率和自振频率重合，那么形成共振，振幅和噪声都会大大增加。必须改变设计，使工作转速不至于落入共振区内。
轮齿的激振可以归于以下原因此产生啮合冲击：
•制造误差〔齿距偏向，齿廓偏向和螺旋线偏向，箱体轴承孔平行度偏向等〕；
•受力元件〔齿轮、箱体、轴、轴承等〕的变形；
•运转产生的温度变形；
•轮齿啮合过程中的载荷突变；
•轮齿啮合过程中的刚度变动。
以上因素均会引起齿轮的齿距改变〔偏离理想齿距值〕。当主动轮的齿距小于从动轮的齿距时，就会产生啮入干预冲击；当主动轮的齿距大于从动轮的齿距时，就会产生啮出干预冲击〔图34〕。啮入冲击和啮出冲击都会激起轮齿频率的振动。
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轮齿啮合产生的噪声可归结于以下4种：
1) 轮齿啮合过程中的刚度变动引起的振动冲击。轮齿刚度是随轮齿频率60周期性的变化的，它引起的激振烈度取决于轮齿啮合过程中刚度的变化。
2) 由啮入冲击和啮出冲击都会激起轮齿频率的振动。载荷越大，圆周速度越高，这种激振就越强烈，〔而由轮齿刚度变化引起的激振那么与速度无关〕。
3) 由摩擦力换向冲击激起的振动。它由节点处的摩擦力改变而引起，烈度与轮齿啮合频率相关。它可以通过用斜齿啮合补偿摩擦力的换向或节点外变位啮合来减小或防止。
4) 摩擦噪声，它由载荷在齿廓上的滑动摩擦和滚动摩擦引起。
对于传递功率的传动。圆周速度低〔小于1〕时，摩擦力换向冲击引起的声功率可占10～40%，摩擦噪声可占5～15%。在圆周速度高时，总声功率的80～90%都是由刚度突变和啮合冲击引起的〔见图〕。
对于传递运动为主的精细传动，有效地端面重合度常达1左右，刚度突变和节圆冲击和啮合冲击的作用较小，对噪声起决定性作用的是由啮合误差引起的啮合冲击和摩擦噪声。
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精度、圆周速度和载荷对升压级的大致影响量：
1〕精度等级和误差的影响：
在轻载时，啮合误差和安装误差起主要作用，每差一个的精度等级，～3。
重载时，变形常常大于啮合误差。因此，在 4级精度及更高精度时，啮合误差的影响是很小的。在5～8级的范围内，经历的平均值是每差一个精度等级，～2。
2〕圆周速度的影响：对于直齿和斜齿轮啮合，当圆周力不变时，圆周速度加倍能使声压级进步5～6。
3〕载荷的影响：载荷增加，会使轮齿变形增加，啮合误差加大，声压级进步。当圆周速度不变，把圆周力从空载进步到额定值时，直齿轮由于受载时的重合度变化，声压级有可能进步12左右；斜齿轮由于刚度变化小，升压级的进步幅度小，一般在4左右。
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齿轮噪声源有以下几个方面：
⑴齿距偏向和齿廓偏向造成啮合冲击，冲击次数等于齿轮的啮合次数，是啮合根本频率，产生的噪声又称基频噪声
f11,2·z1,2/60 〔36〕
齿距偏向、基齿距偏向及基圆偏向或啮合角偏向都会加大啮合过程中的刚度变化。此外，凸出于理论渐开线之外的工作齿廓部分〔偏向体外〕在进入啮合是会导致很大的啮入冲击。
齿距偏向激起伴以轮齿频率的振动。它们可以彼此增强或互相抵消。对噪声起决定性作用的是各单项误差的综合作用，这同一齿切向综合偏向与齿宽方向的接触斑点中所表现的是一样的。
在频率分析中，在周向不规那么的齿距偏向或基齿距偏向可以通过轮齿频率的边带〔其间隔 等于旋转频率或旋转频率的倍数〕和分度噪声的扩散方式识别出来。
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〔2〕螺旋线倾斜偏向。对噪声的影响主要取决于轮齿与其配对轮齿的螺旋角之差。它使接触斑点变短，对斜齿啮合意味着轴向重合度变小，加大了沿齿宽载荷分布的不均匀程度。载荷较大区域的轮齿变形严重，使刚度变化大，啮合冲击大，这种冲击伴随以轮齿频率产生。
〔3〕齿廓形状偏向在轮齿每一次啮合中通常能引起屡次的冲击振动。特别是能大大进步直齿啮合时的噪声程度。在频率分析中，它可以作为高频噪声部分加以识别。根据每次啮合波动数〔即冲击数〕的不同，它以相应的周期数在边带上出现。
伴随以轮齿频率出现的螺旋线形状偏向，例如由铣刀振摆而产生的偏向，将导致伴以轮齿频率或其倍率的分度噪声的进步。对于斜齿轮，当分度