一種直線驅動器產品噪音性能的改善

劉劍輝　謝琴琴

摘 要：針對一種直線驅動器產品的齒輪噪聲過高，分析產生此現象的因素，通過改善產品相應零部件的結構特性，使噪聲源失去了原先的強度和頻率，滿足客戶舒心使用的效果。

關鍵詞：直線驅動器；嚙合；螺桿；螺母

1 概述

有一種電動直線驅動器產品，動力源是12V的直流有刷電機，經過三級齒輪減速增力后，三級大齒帶動四頭螺桿作同軸旋轉運動，螺桿再帶動四頭螺母在滑座腔中作直線往復運動，螺母上連著的推桿通過給負載作用力來實現自身的功能。其中一級、二級、三級齒輪齒數分別為9/31、13/37、11/46，則齒輪總體減速比為（31x37x46）÷（9x13x11）=41，四頭螺桿選用Tr12x12（P3），直流電機空載轉速為6000±100r/min。產品整體的傳動路線如圖1所示，圖中隱去了一些相關的配件，只保留下傳動部分的骨架。

2 產生噪聲過高的主要因素

本產品除齒輪嚙合噪聲比較大外，其余各方面性能都能滿足客戶的需要。為了改善齒輪嚙合時發出的噪音，首先必須找到產生它的主要原因。

2.1 齒輪用材的缺陷

第一級齒輪為斜齒，小齒壓在滾花的電機軸上。一級大齒和二級小齒組成一體結構，名為“雙聯一”，同樣二級大齒和三級小齒也是一體式，叫“雙聯二”。這里所有齒輪用的材料為鐵基粉末冶金，它的特點是加工簡易方便、成本低廉，但齒形和斜齒的斜度難以保證，齒輪嚙合時產生了使人難受的噪音。

2.2 電機轉速高是產品噪聲的主要來源

對于三級齒輪減速機構，第一級齒輪的轉動才是真正的噪聲源。所以只要大幅度地降低電機的轉速，并且給第一級齒輪選用合適的材料，直線驅動器的噪音問題就解決大半了。

2.3 合理地選用齒輪用潤滑油脂

齒輪油脂的選擇要考慮到產品負荷的輕重、產品所處環境溫度范圍等條件。現在齒輪間用的牌號為TAC-2的油脂，對齒輪聲音的吸收作用效果不明顯。

2.4 齒輪軸向間隙需控制，以防止嚙合錯位

雙聯一、雙聯二齒輪組通過兩根中心軸與上下齒輪箱蓋相連，雙聯齒輪組兩端面和齒輪箱蓋間須留有一定的間隙。如間隙太小了，齒輪組容易卡死，間隙大的話齒輪間又會竄動錯位。

3 優化原有產品噪聲性能的一些辦法

針對原來產品存在引起噪音的一些弊端，改善提升的方法有許多種。這里為了改善齒輪嚙合時發出的噪音，首先必須找到產生它的主要原因，然后對產品作如下一些改進。

3.1 改變第一級齒輪的材料

由于第一級齒輪的轉速最高，嚙合時發出的聲音最大，相對它第二級和第三級嚙合的聲音可以忽略不計。所以把第一級小齒用聚甲醛塑料材料代替，用塑料棒把齒形滾出來。一級大齒改用黃銅材料代替，用一級小齒同一把滾刀、相同的斜角滾出來，避免了斜角和齒形的偏差。二級小齒采用不銹鐵滾齒加工出來再與一級大齒緊配壓入而成雙聯一組件，如圖2中示意。

3.2 控制好各中心距的偏差

各級中心距的偏差對齒輪嚙合的松緊程度影響極大，進而關系到產品噪聲的強弱。所以按圖3所示，嚴格控制齒輪箱蓋中各坐標點的尺寸，保證公差偏差在±0.02范圍內。

3.3 改換原先的齒輪油脂

用進口的T-12油脂代換國產的TAC-2脂，它具有良好的耐高低溫特性，而且它的潤滑作用顯著。

3.4 增加小墊圈零件

在雙聯一和雙聯二的上下端面間墊上光滑耐磨的石墨尼龍小墊圈，厚度δ=0.3mm，如圖1中所示。目的是為了調整齒輪軸向間隙，防止它軸向竄動而產生的聲音。

3.5 降低電機的轉速

把電機的轉速由原來的6000±100r/min降低到3000±100r/min，產品的聲音立即小了下來。但推桿的直線速度也減少了一半，這不能滿足客戶的使用要求，必須通過改變多頭螺桿螺母的設計來保持原特性不變。螺桿由四頭轉換為六頭，即Tr12x12（P3）轉變到T r12x24（P4），螺母也作相應轉變，具體計算過程如表1示。

表1 螺桿螺母的計算比較

4 結束語

文章敘述了改善產品齒輪噪音的一些方法，確實是在生產實踐中取得了明顯的收效，大大提升了產品的市場競爭力。

參考文獻

[1]機械設計手冊編委會.機械設計手冊：齒輪傳動[M].北京：機械工業出版社，2007（3）.

[2]李偉.螺桿螺母傳動機構設計心得[J].北京：科技資訊，2012（13）.

[3]張建旭.動力傳動型塑料齒輪的基本設計[J].北京：汽車齒輪，2010（11）.endprint

摘 要：針對一種直線驅動器產品的齒輪噪聲過高，分析產生此現象的因素，通過改善產品相應零部件的結構特性，使噪聲源失去了原先的強度和頻率，滿足客戶舒心使用的效果。

關鍵詞：直線驅動器；嚙合；螺桿；螺母

1 概述

有一種電動直線驅動器產品，動力源是12V的直流有刷電機，經過三級齒輪減速增力后，三級大齒帶動四頭螺桿作同軸旋轉運動，螺桿再帶動四頭螺母在滑座腔中作直線往復運動，螺母上連著的推桿通過給負載作用力來實現自身的功能。其中一級、二級、三級齒輪齒數分別為9/31、13/37、11/46，則齒輪總體減速比為（31x37x46）÷（9x13x11）=41，四頭螺桿選用Tr12x12（P3），直流電機空載轉速為6000±100r/min。產品整體的傳動路線如圖1所示，圖中隱去了一些相關的配件，只保留下傳動部分的骨架。

2 產生噪聲過高的主要因素

本產品除齒輪嚙合噪聲比較大外，其余各方面性能都能滿足客戶的需要。為了改善齒輪嚙合時發出的噪音，首先必須找到產生它的主要原因。

2.1 齒輪用材的缺陷

第一級齒輪為斜齒，小齒壓在滾花的電機軸上。一級大齒和二級小齒組成一體結構，名為“雙聯一”，同樣二級大齒和三級小齒也是一體式，叫“雙聯二”。這里所有齒輪用的材料為鐵基粉末冶金，它的特點是加工簡易方便、成本低廉，但齒形和斜齒的斜度難以保證，齒輪嚙合時產生了使人難受的噪音。

2.2 電機轉速高是產品噪聲的主要來源

對于三級齒輪減速機構，第一級齒輪的轉動才是真正的噪聲源。所以只要大幅度地降低電機的轉速，并且給第一級齒輪選用合適的材料，直線驅動器的噪音問題就解決大半了。

2.3 合理地選用齒輪用潤滑油脂

齒輪油脂的選擇要考慮到產品負荷的輕重、產品所處環境溫度范圍等條件。現在齒輪間用的牌號為TAC-2的油脂，對齒輪聲音的吸收作用效果不明顯。

2.4 齒輪軸向間隙需控制，以防止嚙合錯位

雙聯一、雙聯二齒輪組通過兩根中心軸與上下齒輪箱蓋相連，雙聯齒輪組兩端面和齒輪箱蓋間須留有一定的間隙。如間隙太小了，齒輪組容易卡死，間隙大的話齒輪間又會竄動錯位。

3 優化原有產品噪聲性能的一些辦法

針對原來產品存在引起噪音的一些弊端，改善提升的方法有許多種。這里為了改善齒輪嚙合時發出的噪音，首先必須找到產生它的主要原因，然后對產品作如下一些改進。

3.1 改變第一級齒輪的材料

由于第一級齒輪的轉速最高，嚙合時發出的聲音最大，相對它第二級和第三級嚙合的聲音可以忽略不計。所以把第一級小齒用聚甲醛塑料材料代替，用塑料棒把齒形滾出來。一級大齒改用黃銅材料代替，用一級小齒同一把滾刀、相同的斜角滾出來，避免了斜角和齒形的偏差。二級小齒采用不銹鐵滾齒加工出來再與一級大齒緊配壓入而成雙聯一組件，如圖2中示意。

3.2 控制好各中心距的偏差

各級中心距的偏差對齒輪嚙合的松緊程度影響極大，進而關系到產品噪聲的強弱。所以按圖3所示，嚴格控制齒輪箱蓋中各坐標點的尺寸，保證公差偏差在±0.02范圍內。

3.3 改換原先的齒輪油脂

用進口的T-12油脂代換國產的TAC-2脂，它具有良好的耐高低溫特性，而且它的潤滑作用顯著。

3.4 增加小墊圈零件

在雙聯一和雙聯二的上下端面間墊上光滑耐磨的石墨尼龍小墊圈，厚度δ=0.3mm，如圖1中所示。目的是為了調整齒輪軸向間隙，防止它軸向竄動而產生的聲音。

3.5 降低電機的轉速

把電機的轉速由原來的6000±100r/min降低到3000±100r/min，產品的聲音立即小了下來。但推桿的直線速度也減少了一半，這不能滿足客戶的使用要求，必須通過改變多頭螺桿螺母的設計來保持原特性不變。螺桿由四頭轉換為六頭，即Tr12x12（P3）轉變到T r12x24（P4），螺母也作相應轉變，具體計算過程如表1示。

表1 螺桿螺母的計算比較

4 結束語

文章敘述了改善產品齒輪噪音的一些方法，確實是在生產實踐中取得了明顯的收效，大大提升了產品的市場競爭力。

參考文獻

[1]機械設計手冊編委會.機械設計手冊：齒輪傳動[M].北京：機械工業出版社，2007（3）.

[2]李偉.螺桿螺母傳動機構設計心得[J].北京：科技資訊，2012（13）.

[3]張建旭.動力傳動型塑料齒輪的基本設計[J].北京：汽車齒輪，2010（11）.endprint

摘 要：針對一種直線驅動器產品的齒輪噪聲過高，分析產生此現象的因素，通過改善產品相應零部件的結構特性，使噪聲源失去了原先的強度和頻率，滿足客戶舒心使用的效果。

關鍵詞：直線驅動器；嚙合；螺桿；螺母

1 概述

有一種電動直線驅動器產品，動力源是12V的直流有刷電機，經過三級齒輪減速增力后，三級大齒帶動四頭螺桿作同軸旋轉運動，螺桿再帶動四頭螺母在滑座腔中作直線往復運動，螺母上連著的推桿通過給負載作用力來實現自身的功能。其中一級、二級、三級齒輪齒數分別為9/31、13/37、11/46，則齒輪總體減速比為（31x37x46）÷（9x13x11）=41，四頭螺桿選用Tr12x12（P3），直流電機空載轉速為6000±100r/min。產品整體的傳動路線如圖1所示，圖中隱去了一些相關的配件，只保留下傳動部分的骨架。

2 產生噪聲過高的主要因素

本產品除齒輪嚙合噪聲比較大外，其余各方面性能都能滿足客戶的需要。為了改善齒輪嚙合時發出的噪音，首先必須找到產生它的主要原因。

2.1 齒輪用材的缺陷

第一級齒輪為斜齒，小齒壓在滾花的電機軸上。一級大齒和二級小齒組成一體結構，名為“雙聯一”，同樣二級大齒和三級小齒也是一體式，叫“雙聯二”。這里所有齒輪用的材料為鐵基粉末冶金，它的特點是加工簡易方便、成本低廉，但齒形和斜齒的斜度難以保證，齒輪嚙合時產生了使人難受的噪音。

2.2 電機轉速高是產品噪聲的主要來源

對于三級齒輪減速機構，第一級齒輪的轉動才是真正的噪聲源。所以只要大幅度地降低電機的轉速，并且給第一級齒輪選用合適的材料，直線驅動器的噪音問題就解決大半了。

2.3 合理地選用齒輪用潤滑油脂

齒輪油脂的選擇要考慮到產品負荷的輕重、產品所處環境溫度范圍等條件。現在齒輪間用的牌號為TAC-2的油脂，對齒輪聲音的吸收作用效果不明顯。

2.4 齒輪軸向間隙需控制，以防止嚙合錯位

雙聯一、雙聯二齒輪組通過兩根中心軸與上下齒輪箱蓋相連，雙聯齒輪組兩端面和齒輪箱蓋間須留有一定的間隙。如間隙太小了，齒輪組容易卡死，間隙大的話齒輪間又會竄動錯位。

3 優化原有產品噪聲性能的一些辦法

針對原來產品存在引起噪音的一些弊端，改善提升的方法有許多種。這里為了改善齒輪嚙合時發出的噪音，首先必須找到產生它的主要原因，然后對產品作如下一些改進。

3.1 改變第一級齒輪的材料

由于第一級齒輪的轉速最高，嚙合時發出的聲音最大，相對它第二級和第三級嚙合的聲音可以忽略不計。所以把第一級小齒用聚甲醛塑料材料代替，用塑料棒把齒形滾出來。一級大齒改用黃銅材料代替，用一級小齒同一把滾刀、相同的斜角滾出來，避免了斜角和齒形的偏差。二級小齒采用不銹鐵滾齒加工出來再與一級大齒緊配壓入而成雙聯一組件，如圖2中示意。

3.2 控制好各中心距的偏差

各級中心距的偏差對齒輪嚙合的松緊程度影響極大，進而關系到產品噪聲的強弱。所以按圖3所示，嚴格控制齒輪箱蓋中各坐標點的尺寸，保證公差偏差在±0.02范圍內。

3.3 改換原先的齒輪油脂

用進口的T-12油脂代換國產的TAC-2脂，它具有良好的耐高低溫特性，而且它的潤滑作用顯著。

3.4 增加小墊圈零件

在雙聯一和雙聯二的上下端面間墊上光滑耐磨的石墨尼龍小墊圈，厚度δ=0.3mm，如圖1中所示。目的是為了調整齒輪軸向間隙，防止它軸向竄動而產生的聲音。

3.5 降低電機的轉速

把電機的轉速由原來的6000±100r/min降低到3000±100r/min，產品的聲音立即小了下來。但推桿的直線速度也減少了一半，這不能滿足客戶的使用要求，必須通過改變多頭螺桿螺母的設計來保持原特性不變。螺桿由四頭轉換為六頭，即Tr12x12（P3）轉變到T r12x24（P4），螺母也作相應轉變，具體計算過程如表1示。

表1 螺桿螺母的計算比較

4 結束語

文章敘述了改善產品齒輪噪音的一些方法，確實是在生產實踐中取得了明顯的收效，大大提升了產品的市場競爭力。

參考文獻

[1]機械設計手冊編委會.機械設計手冊：齒輪傳動[M].北京：機械工業出版社，2007（3）.

[2]李偉.螺桿螺母傳動機構設計心得[J].北京：科技資訊，2012（13）.

[3]張建旭.動力傳動型塑料齒輪的基本設計[J].北京：汽車齒輪，2010（11）.endprint