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基于模拟实验的齿轮啮合摩擦激励噪声与润滑控制技术的研究

胡志成  
【摘要】:随着机械设计和制造技术的发展,齿轮制造和使用迎来了发展契机。有数据显示,“十一五”期间,中国齿轮行业得到了飞速发展,总产值增加了一倍,达到500亿元,在世界排名中居第四位。在近10年的发展中,我国齿轮产品取得了不菲的成绩很多产品已达到国际先进水平,但在齿轮与变速箱中有相当一部分产品与国际先进水平相比,在振动噪声与疲劳寿命方面存在着很大差距,而这又与齿轮材料、热处理、工艺等方面有着密切关系。我国的齿轮产品要达到国际水平,离不开对这些难题的解决。因此对齿轮啮合噪声的控制研究具有重要指导作用和经济价值。 近几十年来在工程上比较常见的降低齿轮噪声的措施,主要是提高齿轮的制造精度以及改变齿轮的设计参数,比如修改齿轮的模数与齿数、提高齿面粗糙度、降低齿形误差等,但是采用现行措施很难获得明显的降噪效果。这些措施虽然对齿轮的降噪带来了一定的效果,但它直接影响了制造成本,加重了齿轮的设计与加工的负担,降低了齿轮的竞争力。本文基于高中庸教授提出的“低噪声齿轮经济性精度”制造工艺,以及“摩擦伴生阻尼”和“微凸体油膜弹性支承效应”的理论进行润滑剂的配制,摆脱了传统的“负阻尼”理论束缚,并开拓了齿轮润滑降噪的新思路。 本文设计了测试齿轮噪声的实验台,并对实验台的主要零部件进行了理论分析和计算。通过模拟齿轮降噪实验以及降噪润滑剂配制实验,结合频谱分析和模态分析,评价了自行配制的齿轮降噪润滑剂在控制齿轮噪声方面的能力,得出以下结论: 1.实验中得出的降噪润滑剂表现出较好地控制摩擦激励的能力进而有效地控制齿轮噪声。 2.在齿轮开始啮合和啮合结束时存在相对滑动速度的影响,证明了齿轮啮合过程中存在摩擦激励频率为啮合频率的2倍的关系。 3.自行配置的降噪润滑剂能产生“微凸体油膜弹性支撑效应”,有助于轮齿抗磨能力的提高,从而降低了齿轮磨损,为实现齿轮加工的“低噪声齿轮经济性精度”制造工艺,提供了有力保障。


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