【內(nèi)容摘要】由我單位生產(chǎn)的SF31904電動輪礦用自卸車輪邊齒輪減速器，在整車裝配調(diào)試中出現(xiàn)異常噪音。從制造角度，根據(jù)齒輪嚙合原理進行了全面系統(tǒng)的分析，并提出有效的防治措施：①對大行星輪及內(nèi)齒圈進行齒頂?shù)估猓虎趯⑴c嚙合的齒輪全部進行齒廓倒棱；③提高齒輪的制造和安裝精度，重點控制大行星輪及內(nèi)齒圈的齒距誤差，提高齒面粗糙度；④人工修磨消除齒面由于敲、打、磕、碰引起的凸起和毛刺等一系列行之有效的防治措施，使噪音得到了很好的控制。
【關(guān)鍵詞】輪邊減速器異常噪音原因分析防治措施。
SF31904Electricwheeldumperwheeledgegearwheelabnormalnoiseoforganizationanalysis
reducingthespeedandpreventionandcuremeasure
YangZhongsheng,HebeiHuigongMachineryEquipmentCo.Ltd.
[Abstract]:SF31904electricwheeldumperwheeledgegearwheelreductiongeargivingbirthtoachildfrommyunit,Inentirevehicleassemblingdebugging,abnormalnoiseappears.Frommakinganangle,beingengagedaccordingtothegearwheel,principlehascarriedoutsystematicall-roundanalysis,Bringforwardeffectivepreventionandcuremeasure,havemadenoisegetverygoodcontrolling.
[Keywords]：Abnormalwheeledgereductiongearnoise;Analysisofcauses;Preventionandcuremeasure.
我單位生產(chǎn)的SF31904電動輪礦用自卸車輪邊減速器與主機廠整車配套。主機廠在組裝調(diào)試中，輪邊齒輪減速機構(gòu)出現(xiàn)異常噪音；針對齒輪減速機構(gòu)的異常噪音，我單位從齒輪制造角度，根據(jù)齒輪嚙合原理進行了全面系統(tǒng)的分析，并“對癥下藥”，提出有效的防治措施，使噪音得到了很好的控制。
今將這一過程，整理成文，以供同行工作中參考。
一、SF31904電動輪礦用自卸車輪邊減速器減速機構(gòu)的簡介
1.SF31904電動輪礦用自卸車輪邊減速器減速機構(gòu)的組成：
圖1SF31904電動輪礦用自卸車NW行星輪系
輪邊減速器傳動機構(gòu)示意圖
SF31904電動輪礦用自卸車輪邊減速器由一個太陽齒輪、三個大行星齒輪、三個小行星齒輪、一個內(nèi)齒圈組成。是典型的具有一個內(nèi)嚙合和一個外嚙合的NW行星齒輪傳動減速機構(gòu)。（見圖1所示）
其中太陽輪本身浮動，太陽輪的一端通過花鍵套和電樞軸連接，另一端依靠與三個沿圓周均布的大行星輪嚙合自動定位，同時保證適當?shù)膰Ш蟼?cè)隙及齒頂間隙。
大、小行星齒輪通過熱套過盈配合成為一體的雙聯(lián)行星齒輪。
三個大行星輪由太陽輪驅(qū)動，大行星輪安裝在機架的軸承上轉(zhuǎn)動，三個小行星輪與扭力管上的內(nèi)齒圈相嚙合。扭力管與輪轂靠螺栓連成一體，其整體在兩個大型向心推力軸承上繞機架轉(zhuǎn)動。輪轂給輪胎提供了安裝表面。
2、異常噪音源的診斷：
通過現(xiàn)場分析與判斷，產(chǎn)生異常噪音的關(guān)鍵是由組成輪邊齒輪減速機構(gòu)的8個相互嚙合的齒輪的不正常嚙合而引起。
二、太陽輪、大行星輪的齒根干涉計算
結(jié)論：df,當齒根過渡曲線起始圓小于嚙合起始點時，所以在齒根處與相嚙合的齒輪齒頂不會發(fā)生齒根干涉。
結(jié)論：df,當齒根過渡曲線起始圓小于嚙合起始點時，所以在齒根處與相嚙合的齒輪齒頂不會發(fā)生齒根干涉。
da–外圓直徑
db–基圓直徑
d–分度圓直徑
dR–齒根圓直徑
c–理論齒頂隙，c=0.26m
m–模數(shù)
A–中心距
主動輪—太陽輪
從動輪—大行星輪
3.通過計算充分說明太陽輪和大行星輪齒根不發(fā)生干涉，所以SF31904電動輪礦用自卸車輪邊齒輪減速機構(gòu)出現(xiàn)的異常噪音與齒根干涉無關(guān)。
三、對產(chǎn)生異常噪音的原因分析：
以大行星輪和太陽輪的嚙合為例，分析如下：
1．齒輪嚙合噪音的產(chǎn)生原因
一對齒輪在嚙合運轉(zhuǎn)過程中，同時接觸的齒數(shù)和齒面接觸線總長，經(jīng)常在變化著。在發(fā)生變化的瞬間，牙齒負荷會發(fā)生很大的改變，形成沖擊力，使牙齒振動，產(chǎn)生噪音。它也是產(chǎn)生齒輪噪音的根本原因。這種噪音是由于齒輪嚙合的機理造成，將其稱之為嚙合噪音。嚙合噪音用工藝的方法是不能改變的，必須在齒輪設(shè)計中，調(diào)整它們的內(nèi)在因素，消除或減少它們產(chǎn)生振動的機理，形成能夠吸收振動的條件。這方面不是我們現(xiàn)在分析的話題。
2.齒輪嚙合工藝噪音的產(chǎn)生原因
從產(chǎn)生工藝噪音方面入手則是我們分析的重點。
①一對漸開線齒輪嚙合時，只有當其齒廓曲線是理想漸開線時，傳動比（瞬時角速比）i才是定值。實際上由于齒輪的制造（含熱處理的變形在內(nèi)）和安裝引起的誤差以及輪齒在受載后的彈性變形，將使嚙合輪齒的法節(jié)Pb1與Pb2不相等，見圖2所示。
因而輪齒就不能正常的嚙合，瞬時傳動比就不是定值，大行星輪在運轉(zhuǎn)中就會忽快忽慢地轉(zhuǎn)動，因而產(chǎn)生了角加速度，于是引起了動載荷而產(chǎn)生振動、沖擊和噪音。這也就是產(chǎn)生齒輪噪音的最主要原因之一。制造和安裝誤差而產(chǎn)生的嚙合誤差噪音，將其稱之為工藝噪音。實踐證明，齒輪精度越低，誤差越大，噪音越大。
輪齒在嚙合過程中，不論是由雙對齒嚙合過渡到單對齒嚙合，或是由單對齒嚙合過渡到雙對齒嚙合的期間，由于嚙合齒對的剛度變化，也要引起動載荷而產(chǎn)生振動、沖擊和噪音。因此減小動載荷必然會減小齒輪噪音。
②齒輪在嚙合過程中，如果齒輪齒廓接觸點沒有處于理論位置，產(chǎn)生偏移時，太陽輪的一個齒開始進入嚙合時是齒的根部與大行星輪的一個齒的齒頂相接觸，接觸點為M。如果太陽輪那個齒的齒根部齒廓沒有處于理論位置，提前進入嚙合（相當于齒距小）這時會在M點產(chǎn)生沖擊，沖擊力的大小隨著傳動力的增大而增大，轉(zhuǎn)動速度的增大而增大，兩個齒都會產(chǎn)生振動，產(chǎn)生噪音。同理當大行星輪那個齒滯后進入（相當大行星輪在齒頂處的齒距大）在M點的接觸，也會產(chǎn)生沖擊力，出現(xiàn)相同的情況。
當太陽輪的那個齒在開始進入嚙合時若滯后進入（相當于齒距大），或大行星輪提前進入嚙合（相當于齒距小），因齒輪齒厚減薄有側(cè)隙，開始時則不會接觸，而當它們前一對齒嚙合結(jié)束時，這一對齒則會突然接觸產(chǎn)生沖擊和噪音。
即就是齒輪沒有齒距誤差，但在嚙合中齒要受力仍會產(chǎn)生彈性變形，發(fā)生齒距變化或受力消失時要恢復(fù)原狀都會產(chǎn)生噪音。
結(jié)論：根據(jù)上述分析，齒輪在嚙合中接觸點脫離了理論位置，接觸處的齒距發(fā)生了變化就會引起振動，同時造成傳動轉(zhuǎn)速不均勻，發(fā)生瞬時速度變化，因而產(chǎn)生沖擊和噪音。
其次，①齒輪在加工轉(zhuǎn)序中不慎，造成齒面上有小的磕碰引起的毛刺，未予消除；②齒廓倒棱時，留下的毛刺、飛邊未予消除。用手沿齒向方向仔細觸摸檢查時，感覺十分明顯，由此而產(chǎn)生的嚙合噪音，也是產(chǎn)生異常噪音的原因之一，不容忽視，要引起足夠的重視。
四、對內(nèi)齒圈和小行星輪嚙合的分析
對內(nèi)齒圈和小行星輪的嚙合分析與大行星輪和太陽輪的嚙合分析同理，不再贅述。
五、防治措施
（一）分別對大行星輪及內(nèi)齒圈齒頂?shù)估?/p>
1、齒頂?shù)估猓妶D3所示（通常國內(nèi)的刀具行業(yè)對其稱之為齒頂修緣）。
圖3齒頂及齒廓倒棱示意圖
見圖2所示。因Pb2>Pb1，則后一對輪齒在未進入嚙合區(qū)時就開始接觸，從而產(chǎn)生動載荷。為此將大行星輪齒頂?shù)估猓笮行禽喌奶摼€齒廓為齒頂?shù)估夂蟮凝X廓。實線齒廓為未經(jīng)齒頂?shù)估恺X廓。由圖2可知，齒頂?shù)估夂蟮妮嘄X齒頂處的P′b2Pb1時，對齒頂?shù)估獾妮嘄X，在開始嚙合階段，相嚙合的輪齒的法節(jié)差就小，嚙合時產(chǎn)生的動載荷也就小，因此齒頂?shù)估夂蟊厝粫p小齒輪的噪音。對齒輪齒頂兩側(cè)進行齒頂?shù)估猓墙档妄X輪嚙合噪音的有效手段。
2、齒頂?shù)估獾淖饔茫?/p>
①可以減少齒輪嚙入和嚙出的沖擊，提高嚙合精度，提高嚙合齒輪的工作平穩(wěn)性。
②可以減小動載荷，也可減小干涉產(chǎn)生，消除和減小由于沖擊產(chǎn)生的振動和噪音。
③保證大行星輪的齒頂高為標準值，不必將大行星輪齒頂圓車小，或?qū)?nèi)齒圈齒頂圓車大，起到同樣的作用。
3、對大行星輪及內(nèi)齒圈齒頂?shù)估?/p>
為了減小動載荷，分別對大行星輪頂圓、內(nèi)齒圈頂圓進行齒頂?shù)估猓ㄟ^齒頂?shù)估鉁p小動載荷，達到減小沖擊和降低噪音的目的。
4、進行齒頂?shù)估獾臈l件：
①因齒頂?shù)估獾慕Y(jié)果，在直齒傳動中，使重疊系數(shù)（ε）小于1.089，不得進行齒頂?shù)估狻１娝苤丿B系數(shù)越大，動載荷越小，嚙合噪音越低，強度也越高，傳動越平穩(wěn)。
②對于外接圓柱齒輪，圓周速度的要求見下表，滿足要求時，進行齒頂?shù)估狻?/p>
5、根據(jù)上述條件，對齒頂?shù)估獾挠嬎?/p>
6、齒頂?shù)估庵档拇_定
對于高速齒輪傳動和表面經(jīng)硬化的齒輪，為了降低齒輪嚙合噪音和避免磕碰及毛刺等缺陷，齒頂兩側(cè)要求齒頂?shù)估狻｝X頂?shù)估庵颠^大，會降低齒輪的重疊系數(shù)；倒棱值過小又起不到倒棱的作用。齒頂?shù)估獾拇笮∨c齒輪的模數(shù)有關(guān)，齒頂?shù)估庵怠髋c齒輪外徑公差和磨齒余量有關(guān)，圖紙要求的齒頂?shù)估庵凳侵赋善烦叽纭＜庸ぶ袘?yīng)增大齒頂?shù)估饬浚糇銐虻挠嗔考庸ぃ员ＷC精加工后的齒頂?shù)估夥铣善烦叽绲囊蟆?/p>
圖4齒頂?shù)估馐疽鈭D
根據(jù)筆者多年從事齒輪制造的經(jīng)驗推薦△=（0.08～0.12）×m，模數(shù)小時取大值，反之取小值。另外齒頂?shù)估獾凝X形角可以按α+（15°～25°）選取。如α=20°則取20°+25°=45°為宜。α-分度圓的壓力角。見圖4所示。
大行星輪齒頂?shù)估庵禐?.8×45°；內(nèi)齒圈齒頂?shù)估庵禐?.9×45°。
（二）對參與嚙合的齒輪全部進行齒廓倒棱
①齒廓倒棱，見圖4所示。齒廓倒棱是沿齒輪端面的倒角，是防止由于小的磕碰造成齒面凸起而產(chǎn)生噪音和損傷嚙合齒面的一項重要的有效措施。
②齒廓倒棱之后對齒面的檢查。對齒廓倒棱后殘留在齒向方向齒面的毛刺、飛邊以及磕碰產(chǎn)生的毛刺，務(wù)必沿齒向方向?qū)⑵渫ㄟ^人工修磨，予以消除，對此要引起足夠的重視。
（三）加大齒輪加工轉(zhuǎn)序中的工藝管理和防護，杜絕齒面間互相磕碰損傷，一旦出現(xiàn)磕碰引起的凸起、毛刺，務(wù)必通過人工修磨，予以消除。
（四）提高齒輪的制造精度，重點控制大行星輪及內(nèi)齒圈的齒距誤差；提高齒面的表面粗糙度。
（五）控制齒輪用鋼的內(nèi)在質(zhì)量，提高熱處理技術(shù)水平，減小熱處理的變形量。
參考資料
1、《齒輪傳動噪聲的控制》夏卿坤等著《機械設(shè)計與制造》2005NO.3
2、《噪音與振動的控制》陳繹勤著中國鐵道出版社1981年7月
3、《汽車齒輪設(shè)計》張學(xué)孟著北京齒輪總廠1995年6月
4、《機床設(shè)計手冊》上冊機械工業(yè)出版社1979年
5、《磨齒工作原理》機械工業(yè)出版社1977年5月
6、《齒輪的倒棱技術(shù)》楊鐘勝《汽車工藝與材料》2009年第9期