螺旋锥齿轮副不同载荷下啮合噪音随转速变化的变化规律研究..doc

螺旋锥齿轮副不同载荷下啮合噪音随转速变化的变化规律研究 （东莞金洲齿轮机械有限公司，东莞523992） 摘要：基于现场研齿试验，分别在空载、轻载、重载的情况下，进行各转速状态下螺旋锥齿轮副的正、反转试验，测量各转速状态下的噪音。根据美国齿轮协会AGMA的齿轮噪音手册中的校正公式，对测得的噪音进行校正处理，除去环境噪音、机床运转噪音、发动运转噪音等外来噪音的干扰，计算出齿轮副真正的啮合噪音，探讨不同载荷下，啮合噪音随转速变化的变化规律。 关键词：螺旋锥齿轮 空载 轻载 重载 转速 啮合噪音 前言 螺旋锥齿轮包括弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮两种，是汽车和工程机械传动系统的重要组成部分，其工作性能对整个传动系统有着至关重要的影响。齿轮副的动态性能主要通过啮合振动及啮合噪声来衡量。齿轮传动是靠轮齿间相互交替作用而传递动力的。在轮齿啮合处齿与齿之间发生连续的冲击以及齿面间的磨擦，从而产生齿轮振动而辐射噪声。啮合噪音的大小是齿轮副工作性能好坏的一个重要体现。啮合噪音小的齿轮副，动态性能好，啮合时产生的齿轮振动小，动力传动效率高，节能环保。 我国汽车螺旋锥齿轮的啮合噪声普遍比国外产品严重。螺旋锥齿轮的噪音问题制约着我国汽车工业的发展，是我国汽车工业亟待解决的问题之一。 本文围绕啮合噪音与转速、载荷之间的关系，进行试验，探讨不同载荷下，啮合噪音随转速变化的变化规律，用以指导低噪音螺旋锥齿轮的生产，提高低噪音螺旋锥齿轮的生产工艺水平。 试验步骤 2.1试件 试验产品名称 速比 模数（mm） 东风EQ153 9：37 11.732 2.2试验装置如图1所示： 图1：试验装置示意图 注：按照中国齿轮协会CGMA的标准，噪音计测量点离齿轮副啮合中心300mm处进行测量。 2.3试验过程 （1）设定转速。汽车用螺旋锥齿轮副的工作转速一般在3000rpm以下，而研齿转速一般在1000~1500rpm之间，因此在此范围内，本试验我们设定720、1008、1250、1441、1970rpm这5个转速。 （2）把齿轮副安装在研齿机上但未啮合进行空转时，测定此时的齿轮机件噪音，在各设定的转速下各测量一次。 （3）分别在空载、轻载、重载的情况下，进行各设定转速状态下螺旋锥齿轮副的正、反转试验，测量各状态下的噪音，探讨不同载荷下，噪音随转速变化的变化规律。轻载大概为20N·m，重载大概为60 N·m。 啮合噪音校正处理 我们通常不能直接测量啮合噪音，因为齿轮副啮合时测量的噪音，包含环境噪音、发动机运转产生的噪音、机床运转产生的噪音等外来噪音，此时测定得到的噪音声级实际上是啮合噪音与外来噪音的总声级。美国齿轮协会AGMA的噪音手册中提到总声级与啮合噪音声级、外来噪音声级的关系如下式（1）所示[1]，我们可以在已知总声级与外来噪音声级的情况下通过计算，计算出啮合噪音声级。 Lp=10 log 10 （0.1ai） （1） 其中ai为来源于单个声源的声级，N为单个声源的数目。在本试验中我们把环境噪音、发动机运转噪音、机床运转噪音等外来噪音合为一个声源产生的噪音，合称未啮合空转时的齿轮机件噪音，是指把产品装夹在机床上但未啮合进行空转时，测定此时的齿轮机件噪音，在各个设定的转速下各测量一次（试验过程中的2），是各设定的转速下的发动机运转噪音、机床运转噪音及环境噪音的总和；齿轮的啮合噪音为另外一个声源。因此N=2。Lp为啮合噪音与外来噪音的总声级（试验过程中的3）。公式转化如下所示： 等式两边同时除以10： 0.1 Lp总声级 = log 10（10 0.1未啮合噪音+10 0.1ai啮合噪音） （2） 等式左边等量转化为以10为底的对数函数格式： log 10 （ 100.1 Lp总声级）= log 10（10 0.1未啮合噪音+10 0.1啮合噪音） （3） 100.1 Lp总声级 = 10 0.1未啮合噪音+10 0.1啮合噪音 （4） 10 0.1啮合噪音 = 100.1 Lp总声级 － 10 0.1未啮合噪音 （5） 等式两边同时取对数（以10为底）： log 10（10 0.1啮合噪音）= log 10（100.1 Lp总声级 － 10 0.1未啮合噪音） （6） 0.1啮合噪音 = log 10（100.1 Lp总声级 － 10 0.1未啮合噪音） （7） 等式两边同时乘以10： 啮合噪音=10 log 10（100.1 Lp总声级 － 10 0.1未啮合噪音） （8） 试验过程中第3步测量得到的噪音声级全部按式（8）进行校正处理，得到除去环境噪音、发动机运转噪音、机床运转噪音等外来噪音的影响后，齿轮副真正的啮合噪音。 试验结果 4.1试验数据 试验数据如下表1所示： 表1：试验数据表 主齿转速 （r/m