齒輪系統(tǒng)噪聲的聲源主要有：齒輪系統(tǒng)本身輪齒嚙合的動(dòng)態(tài)激勵(lì);原動(dòng)機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)等)的振動(dòng)以及工作機(jī)構(gòu)的振動(dòng)和負(fù)載變化等。在齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)中，主要研究由齒輪嚙合的動(dòng)態(tài)激勵(lì)產(chǎn)生的噪聲。

在齒輪系統(tǒng)中，根據(jù)其不同的振動(dòng)狀態(tài)，可能產(chǎn)生兩種噪聲：拍擊噪聲(Gear Rattle Noise)和白噪聲(Gear White Noise)。拍擊噪聲主要是由于輪齒的拍擊引起的瞬態(tài)噪聲。輪齒拍擊是一種強(qiáng)非線性的沖擊現(xiàn)象，一般發(fā)生在輕載條件下。白噪聲是一種穩(wěn)態(tài)噪聲，是由齒輪嚙合過(guò)程的動(dòng)態(tài)激勵(lì)引起的。

 

此外，根據(jù)機(jī)理不同，可將噪聲分成加速度噪聲(Air-borne Noise)和自鳴噪聲(Structured-borne Noise)兩種，如圖1所示。一般說(shuō)來(lái)，在拍擊振動(dòng)中輪齒間會(huì)產(chǎn)生沖擊，齒輪會(huì)產(chǎn)生很大加速度，引起周圍介質(zhì)擾動(dòng)，由于這種輪齒的沖擊，齒輪會(huì)產(chǎn)生很大的加速度，引起周圍介質(zhì)擾動(dòng)，由于這種擾動(dòng)產(chǎn)生的聲輻射稱為齒輪的加速度噪聲。齒輪的嚙合沖擊主要發(fā)生在平行于軸線的方向，因此一般將由嚙合的兩齒輪沖擊產(chǎn)生的加速度噪聲看成是兩個(gè)變曲率半徑的柱體沖擊所產(chǎn)生的加速度噪聲。另一方面，在齒輪動(dòng)態(tài)嚙合力作用下，系統(tǒng)的各零件會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，這些振動(dòng)所產(chǎn)生的聲輻射稱為自鳴噪聲。

 

 

 

　　圖1 齒輪噪聲產(chǎn)生機(jī)理

 

對(duì)于開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，加速度噪聲由輪齒沖擊處直接輻射出來(lái)，自鳴噪聲則由輪體、傳動(dòng)軸等處輻射出來(lái)。對(duì)于閉式齒輪傳動(dòng)，加速度噪聲先輻射到齒輪箱內(nèi)的空氣和潤(rùn)滑油中，再通過(guò)齒輪箱輻射出來(lái);自鳴噪聲則是由齒輪體的振動(dòng)，通過(guò)傳動(dòng)軸引起支座振動(dòng)，從而通過(guò)齒輪箱箱壁的振動(dòng)而輻射出來(lái)。一般說(shuō)來(lái)，自鳴噪聲是閉式齒輪傳動(dòng)的主要聲源。

 

一般說(shuō)來(lái)，齒輪噪聲的發(fā)生可表示為圖2所示的框圖，輪齒嚙合剛度的時(shí)變性、輪齒傳遞誤差、嚙入嚙出沖擊及傳動(dòng)系統(tǒng)輸入力矩和負(fù)載力矩的變化均會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)嚙合力。

 

 

 

　　圖2 齒輪自鳴噪聲的產(chǎn)生

 

由于動(dòng)態(tài)嚙合力的激勵(lì)，使齒輪系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)，從而引起齒輪系統(tǒng)的振動(dòng)噪聲，因此，齒輪系統(tǒng)的噪聲強(qiáng)度不僅與輪齒嚙合的動(dòng)態(tài)激勵(lì)力有關(guān)，而且還與輪體、傳動(dòng)軸、軸承及箱體等的結(jié)構(gòu)形式、動(dòng)態(tài)特性以及動(dòng)態(tài)嚙合力在它們之間的傳遞特性有關(guān)。具體說(shuō)來(lái)，齒輪系統(tǒng)振動(dòng)噪聲的產(chǎn)生及傳播機(jī)理一般涉及以下幾個(gè)問(wèn)題：

 

(1) 工作條件、齒輪種類、設(shè)計(jì)參數(shù)、加工裝配精度與誤差等狀況對(duì)動(dòng)態(tài)嚙合力的影響;

 

(2) 根據(jù)齒輪的類型，建立齒輪系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程，分析在動(dòng)態(tài)激勵(lì)力作用下系統(tǒng)的振動(dòng)形式;

 

(3) 齒輪系統(tǒng)中各零部件的振動(dòng)狀態(tài)，振動(dòng)由嚙合輪齒至箱體表面的傳播過(guò)程和傳播特性;

 

(4) 對(duì)于加速度噪聲則必須討論它們是如何透過(guò)箱體傳至外部的。