[发明专利]齿轮噪声实验台

说明书

技术领域

本发明涉及一种实验台，特别是一种齿轮噪声实验台。

背景技术

齿轮在现代机械传动中应用极为广泛，几乎所有设备中都会运用到齿轮，而在两齿轮的啮合过程中，由于触碰会产生噪声，随着机器速度的不断提高与人们保护环境意识的不断增强，齿轮传动所引起的振动和噪声将会逐渐受到人们的关注，而与齿轮有关的振动和噪声形成机理相当复杂，目前还没有一个简单的可以测试齿轮噪声的实验装置，而有效控制齿轮振动和噪声的技术还有待深入探索。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种结构简单的、可以测定和分析齿轮传动噪声的齿轮噪声实验台。

解决上述技术问题的技术方案是：一种齿轮噪声实验台，包括齿轮A、齿轮B，在齿轮A和齿轮B之间安装有中间齿轮，且齿轮A和齿轮B分别与中间齿轮相啮合，所述的齿轮A、齿轮B和中间齿轮分别悬臂固定安装在三根支承轴的一端端部，其中所述的中间齿轮比齿轮A和齿轮B的齿数多、直径大；所述的齿轮噪声实验台上还安装有噪声记录分析装置，该噪声记录分析装置的轴线正对着中间齿轮的轴中心线。

本发明的进一步技术方案是：所述安装有齿轮A的支承轴另一端通过联轴器A连接有电动机，所述安装有齿轮B的支承轴另一端通过联轴器B连接有磁粉制动器。

本发明的进一步技术方案是：所述安装有中间齿轮的支承轴另一端通过联轴器A连接有电动机，所述安装有齿轮A、齿轮B的两根支承轴另一端通过联轴器B分别连接有磁粉制动器。  

所述的齿轮A、齿轮B的齿数相同，所述的齿轮A、中间齿轮以及齿轮B均为实心圆板结构。 

所述的噪声记录分析装置为声级计，该声级计的传声器轴线正对着中间齿轮的轴中心线。

所述的电动机为调速电动机，所述的磁粉制动器为制动力矩可调的磁粉制动器。

所述的联轴器A为弹性联轴器，联轴器B为刚性可移联轴器。

本发明的基本原理是：

传统观点认为，啮合频率是齿轮噪声最重要的频率成分。所谓啮合频率是指单位时间（单位：s）内轮齿间相互接触的次数，该啮合频率的计算公式为：

                                                                             

   上式中，f为轮齿每秒钟啮合次数，即啮合频率（单位：Hz）；z为齿轮齿数；n为齿轮转速（单位：r/min）；i为齿轮每转一周一个轮齿的啮合次数，对齿轮A和齿轮B，其i=1，而对于中间齿轮，其i=2。

齿轮传动时，相互啮合的两轮齿接触点都会沿齿高方向发生变化，致使每一齿都会发生一次弹性变形过程，进而振动发声。因此，齿轮噪声频率一定含有齿轮的啮合频率成分。此外，齿轮往往通过齿轮端面辐射声响，因此齿轮噪声还含有齿轮横向振动的固有频率成分。

但是，人们至今还不能合理解释齿轮噪声为什么总含有两倍啮合频率值与更高频率值。有人认为，齿轮噪声的两倍啮合频率成分来自啮合起始与终止时的冲击，这显然是站不住脚的。因为如果冲击理论成立的话，那么轮齿啮合到节点还会发生摩擦力方向改变引起的冲击；于是，每个齿啮合一次期间共有三次冲击，即噪声成分应该以三倍啮合频率成分为主，而一倍或两倍啮合频率都不应该明显，这当然与实际情况不符。

众所周知，直齿轮啮合传动期间的每个齿都会发生刚度变化而产生噪声。轮齿刚度变化的频率即啮合频率可按啮合频率的计算公式计算，这已成为学术界的共识。而齿轮噪声中的两倍啮合频率成分来自轮齿间摩擦激励的观点，则由本申请的发明人最先提出。其依据在于，一对共轭齿廓先后位于啮合起始点与终止点时，齿面间的相对滑动速度达到最大值；特别是，这种最大值的形成与消失都具有突然性，滑动摩擦激励因此随之产生。每个齿在其啮合期间，理论上都存在进入与退出两次摩擦激励，这种激励频率就是啮合频率的两倍。需要说明的是，轮齿刚度变化与齿面间相对滑动摩擦是性质完全不同的两种现象，它们都是激发齿轮噪声的关键原因，因此噪声频谱中必定含有啮合频率和摩擦激励频率这两种频率成分。此外，齿面间突发的相对滑动还会引起高频激励，齿轮噪声中1000Hz以上的频率成分大多与齿面间的摩擦激励有关。

由于采用上述技术方案，本发明之齿轮噪声实验台具有以下有益效果：

    1.可有效检测齿轮啮合时产生的噪声：