宜春原油投资协会

塑料齿轮设计之二十一 低噪音齿轮的设计

塑料齿轮设计2018-12-05 12:57:23

本文为原创第31篇文章。


低噪音齿轮的设计涉及到齿轮设计的各个方面,它涉及到传动类型的选择,齿轮结构的优化,齿轮精度的优化,齿轮啮合过程的优化,齿轮材料的优化选择,润滑油的选择,噪音的屏蔽,与系统相关的零部件的制造精度,噪音频谱等方面。一般情况下,噪音目前仅能通过类比法,知道该传动的大致噪音范围,如果噪音要求比当前我们已知情况要求要高,那么我们就需要特别重视,以期达到更好的噪音水平。


如我们以前所聊到的,噪音的控制水准,设计占了60%以上的影响比重,材料大约占了20%的比重,制造占了20%左右的比重。


在噪音设计中,我们必须知道以下的影响因素:


(1) 蜗轮蜗杆传动,比常见的平行轴传动噪音低10~20db。


(2) 平行轴传动中,斜齿轮传动比直齿轮传动噪音低2~4db。


(3) 低刚度结构的齿轮,比高刚度的结构的齿轮噪音低2~8db。比如,EPS齿轮中,第三代设计(右图)比第二代(左图)设计的齿轮噪音低。


(4) 低刚度的材料,比高刚度材料做成的齿轮,噪音低2~5db。比如,塑料齿轮比金属齿轮的噪音低。弹性体做出的齿轮,比工程塑料,如POM做出的齿轮的传动噪音要低。


(5) 摩擦系数低的材料,比摩擦系数高的材料做成的齿轮,传动噪音低2~5db。


(6) 有润滑油的传动,比无润滑油的传动噪音低3~5db。


(7) 低滑移率的齿轮传动可降低噪音1~3db。


(8) 齿顶修形可以降低齿轮的啮合冲击,进而齿轮的噪音1~5db。


(9) 齿向鼓形修形可以降低齿轮对安装的敏感度,进而降低齿轮的噪音1~5db。


(10) 系统设计中,降低马达的转速,也是降低噪音很有效的方法。


(11) 精度较高的齿轮,通常噪音会偏低。(如何设计一个出一个可行的高精度齿轮,请参阅《塑料齿轮设计之十七 高精度塑料齿轮的结构设计 》


等等方法。


这些方法不是和的关系,我们可能在自己的传动系统中,只能选择其中的一项或者几项进行噪音的优化设计。


下面我们分析一下实际的一些理解:


(1)斜齿轮比直齿轮噪音低。  这个理论上是对的,因为啮合传动更加的平稳,不过,我们也要特别注意齿轮的精度问题,如果斜齿轮精度不高,则情况会有所变化。


(2) 我们想要强度高,噪音低的齿轮,有什么好的材料推荐吗?

强度和噪音是两个反向而行的设计方向,我们只能找到强度接近,噪音低的材料,而不容易找到强度高,噪音低的材料。


(3) 对于噪音来说,大压力角好,还是小压力角比较好?

影响非常小,基本噪音无明显变化。


(4) 瘦长齿的设计,对噪音有什么影响?

瘦长齿的重合度高,传动平稳,噪音有降低倾向,但是其多齿啮合,齿轮总体的刚度有所提高,因此,噪音有增大的倾向。根据我做过的设计来看,瘦长齿的噪音比常规设计的齿轮噪音略高。


(5) 齿轮的Fa对齿轮噪音影响不大,Fb,Fr, Fp 等对噪音影响较大。


(6) 尼龙做成的齿轮,噪音略低于POM的齿轮。 碳纤维增强的齿轮,噪音高于玻纤增强的齿轮(刚度影响)。


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