一种直线驱动器产品噪音性能的改善

刘剑辉　谢琴琴

摘 要：针对一种直线驱动器产品的齿轮噪声过高，分析产生此现象的因素，通过改善产品相应零部件的结构特性，使噪声源失去了原先的强度和频率，满足客户舒心使用的效果。

关键词：直线驱动器；啮合；螺杆；螺母

1 概述

有一种电动直线驱动器产品，动力源是12V的直流有刷电机，经过三级齿轮减速增力后，三级大齿带动四头螺杆作同轴旋转运动，螺杆再带动四头螺母在滑座腔中作直线往复运动，螺母上连着的推杆通过给负载作用力来实现自身的功能。其中一级、二级、三级齿轮齿数分别为9/31、13/37、11/46，则齿轮总体减速比为（31x37x46）÷（9x13x11）=41，四头螺杆选用Tr12x12（P3），直流电机空载转速为6000±100r/min。产品整体的传动路线如图1所示，图中隐去了一些相关的配件，只保留下传动部分的骨架。

2 产生噪声过高的主要因素

本产品除齿轮啮合噪声比较大外，其余各方面性能都能满足客户的需要。为了改善齿轮啮合时发出的噪音，首先必须找到产生它的主要原因。

2.1 齿轮用材的缺陷

第一级齿轮为斜齿，小齿压在滚花的电机轴上。一级大齿和二级小齿组成一体结构，名为“双联一”，同样二级大齿和三级小齿也是一体式，叫“双联二”。这里所有齿轮用的材料为铁基粉末冶金，它的特点是加工简易方便、成本低廉，但齿形和斜齿的斜度难以保证，齿轮啮合时产生了使人难受的噪音。

2.2 电机转速高是产品噪声的主要来源

对于三级齿轮减速机构，第一级齿轮的转动才是真正的噪声源。所以只要大幅度地降低电机的转速，并且给第一级齿轮选用合适的材料，直线驱动器的噪音问题就解决大半了。

2.3 合理地选用齿轮用润滑油脂

齿轮油脂的选择要考虑到产品负荷的轻重、产品所处环境温度范围等条件。现在齿轮间用的牌号为TAC-2的油脂，对齿轮声音的吸收作用效果不明显。

2.4 齿轮轴向间隙需控制，以防止啮合错位

双联一、双联二齿轮组通过两根中心轴与上下齿轮箱盖相连，双联齿轮组两端面和齿轮箱盖间须留有一定的间隙。如间隙太小了，齿轮组容易卡死，间隙大的话齿轮间又会窜动错位。

3 优化原有产品噪声性能的一些办法

针对原来产品存在引起噪音的一些弊端，改善提升的方法有许多种。这里为了改善齿轮啮合时发出的噪音，首先必须找到产生它的主要原因，然后对产品作如下一些改进。

3.1 改变第一级齿轮的材料

由于第一级齿轮的转速最高，啮合时发出的声音最大，相对它第二级和第三级啮合的声音可以忽略不计。所以把第一级小齿用聚甲醛塑料材料代替，用塑料棒把齿形滚出来。一级大齿改用黄铜材料代替，用一级小齿同一把滚刀、相同的斜角滚出来，避免了斜角和齿形的偏差。二级小齿采用不锈铁滚齿加工出来再与一级大齿紧配压入而成双联一组件，如图2中示意。

3.2 控制好各中心距的偏差

各级中心距的偏差对齿轮啮合的松紧程度影响极大，进而关系到产品噪声的强弱。所以按图3所示，严格控制齿轮箱盖中各坐标点的尺寸，保证公差偏差在±0.02范围内。

3.3 改换原先的齿轮油脂

用进口的T-12油脂代换国产的TAC-2脂，它具有良好的耐高低温特性，而且它的润滑作用显著。

3.4 增加小垫圈零件

在双联一和双联二的上下端面间垫上光滑耐磨的石墨尼龙小垫圈，厚度δ=0.3mm，如图1中所示。目的是为了调整齿轮轴向间隙，防止它轴向窜动而产生的声音。

3.5 降低电机的转速

把电机的转速由原来的6000±100r/min降低到3000±100r/min，产品的声音立即小了下来。但推杆的直线速度也减少了一半，这不能满足客户的使用要求，必须通过改变多头螺杆螺母的设计来保持原特性不变。螺杆由四头转换为六头，即Tr12x12（P3）转变到T r12x24（P4），螺母也作相应转变，具体计算过程如表1示。

表1 螺杆螺母的计算比较

4 结束语

文章叙述了改善产品齿轮噪音的一些方法，确实是在生产实践中取得了明显的收效，大大提升了产品的市场竞争力。

参考文献

[1]机械设计手册编委会.机械设计手册：齿轮传动[M].北京：机械工业出版社，2007（3）.

[2]李伟.螺杆螺母传动机构设计心得[J].北京：科技资讯，2012（13）.

[3]张建旭.动力传动型塑料齿轮的基本设计[J].北京：汽车齿轮，2010（11）.endprint

摘 要：针对一种直线驱动器产品的齿轮噪声过高，分析产生此现象的因素，通过改善产品相应零部件的结构特性，使噪声源失去了原先的强度和频率，满足客户舒心使用的效果。

关键词：直线驱动器；啮合；螺杆；螺母

1 概述

有一种电动直线驱动器产品，动力源是12V的直流有刷电机，经过三级齿轮减速增力后，三级大齿带动四头螺杆作同轴旋转运动，螺杆再带动四头螺母在滑座腔中作直线往复运动，螺母上连着的推杆通过给负载作用力来实现自身的功能。其中一级、二级、三级齿轮齿数分别为9/31、13/37、11/46，则齿轮总体减速比为（31x37x46）÷（9x13x11）=41，四头螺杆选用Tr12x12（P3），直流电机空载转速为6000±100r/min。产品整体的传动路线如图1所示，图中隐去了一些相关的配件，只保留下传动部分的骨架。

2 产生噪声过高的主要因素

本产品除齿轮啮合噪声比较大外，其余各方面性能都能满足客户的需要。为了改善齿轮啮合时发出的噪音，首先必须找到产生它的主要原因。

2.1 齿轮用材的缺陷

第一级齿轮为斜齿，小齿压在滚花的电机轴上。一级大齿和二级小齿组成一体结构，名为“双联一”，同样二级大齿和三级小齿也是一体式，叫“双联二”。这里所有齿轮用的材料为铁基粉末冶金，它的特点是加工简易方便、成本低廉，但齿形和斜齿的斜度难以保证，齿轮啮合时产生了使人难受的噪音。

2.2 电机转速高是产品噪声的主要来源

对于三级齿轮减速机构，第一级齿轮的转动才是真正的噪声源。所以只要大幅度地降低电机的转速，并且给第一级齿轮选用合适的材料，直线驱动器的噪音问题就解决大半了。

2.3 合理地选用齿轮用润滑油脂

齿轮油脂的选择要考虑到产品负荷的轻重、产品所处环境温度范围等条件。现在齿轮间用的牌号为TAC-2的油脂，对齿轮声音的吸收作用效果不明显。

2.4 齿轮轴向间隙需控制，以防止啮合错位

双联一、双联二齿轮组通过两根中心轴与上下齿轮箱盖相连，双联齿轮组两端面和齿轮箱盖间须留有一定的间隙。如间隙太小了，齿轮组容易卡死，间隙大的话齿轮间又会窜动错位。

3 优化原有产品噪声性能的一些办法

针对原来产品存在引起噪音的一些弊端，改善提升的方法有许多种。这里为了改善齿轮啮合时发出的噪音，首先必须找到产生它的主要原因，然后对产品作如下一些改进。

3.1 改变第一级齿轮的材料

由于第一级齿轮的转速最高，啮合时发出的声音最大，相对它第二级和第三级啮合的声音可以忽略不计。所以把第一级小齿用聚甲醛塑料材料代替，用塑料棒把齿形滚出来。一级大齿改用黄铜材料代替，用一级小齿同一把滚刀、相同的斜角滚出来，避免了斜角和齿形的偏差。二级小齿采用不锈铁滚齿加工出来再与一级大齿紧配压入而成双联一组件，如图2中示意。

3.2 控制好各中心距的偏差

各级中心距的偏差对齿轮啮合的松紧程度影响极大，进而关系到产品噪声的强弱。所以按图3所示，严格控制齿轮箱盖中各坐标点的尺寸，保证公差偏差在±0.02范围内。

3.3 改换原先的齿轮油脂

用进口的T-12油脂代换国产的TAC-2脂，它具有良好的耐高低温特性，而且它的润滑作用显著。

3.4 增加小垫圈零件

在双联一和双联二的上下端面间垫上光滑耐磨的石墨尼龙小垫圈，厚度δ=0.3mm，如图1中所示。目的是为了调整齿轮轴向间隙，防止它轴向窜动而产生的声音。

3.5 降低电机的转速

把电机的转速由原来的6000±100r/min降低到3000±100r/min，产品的声音立即小了下来。但推杆的直线速度也减少了一半，这不能满足客户的使用要求，必须通过改变多头螺杆螺母的设计来保持原特性不变。螺杆由四头转换为六头，即Tr12x12（P3）转变到T r12x24（P4），螺母也作相应转变，具体计算过程如表1示。

表1 螺杆螺母的计算比较

4 结束语

文章叙述了改善产品齿轮噪音的一些方法，确实是在生产实践中取得了明显的收效，大大提升了产品的市场竞争力。

参考文献

[1]机械设计手册编委会.机械设计手册：齿轮传动[M].北京：机械工业出版社，2007（3）.

[2]李伟.螺杆螺母传动机构设计心得[J].北京：科技资讯，2012（13）.

[3]张建旭.动力传动型塑料齿轮的基本设计[J].北京：汽车齿轮，2010（11）.endprint

摘 要：针对一种直线驱动器产品的齿轮噪声过高，分析产生此现象的因素，通过改善产品相应零部件的结构特性，使噪声源失去了原先的强度和频率，满足客户舒心使用的效果。

关键词：直线驱动器；啮合；螺杆；螺母

1 概述

有一种电动直线驱动器产品，动力源是12V的直流有刷电机，经过三级齿轮减速增力后，三级大齿带动四头螺杆作同轴旋转运动，螺杆再带动四头螺母在滑座腔中作直线往复运动，螺母上连着的推杆通过给负载作用力来实现自身的功能。其中一级、二级、三级齿轮齿数分别为9/31、13/37、11/46，则齿轮总体减速比为（31x37x46）÷（9x13x11）=41，四头螺杆选用Tr12x12（P3），直流电机空载转速为6000±100r/min。产品整体的传动路线如图1所示，图中隐去了一些相关的配件，只保留下传动部分的骨架。

2 产生噪声过高的主要因素

本产品除齿轮啮合噪声比较大外，其余各方面性能都能满足客户的需要。为了改善齿轮啮合时发出的噪音，首先必须找到产生它的主要原因。

2.1 齿轮用材的缺陷

第一级齿轮为斜齿，小齿压在滚花的电机轴上。一级大齿和二级小齿组成一体结构，名为“双联一”，同样二级大齿和三级小齿也是一体式，叫“双联二”。这里所有齿轮用的材料为铁基粉末冶金，它的特点是加工简易方便、成本低廉，但齿形和斜齿的斜度难以保证，齿轮啮合时产生了使人难受的噪音。

2.2 电机转速高是产品噪声的主要来源

对于三级齿轮减速机构，第一级齿轮的转动才是真正的噪声源。所以只要大幅度地降低电机的转速，并且给第一级齿轮选用合适的材料，直线驱动器的噪音问题就解决大半了。

2.3 合理地选用齿轮用润滑油脂

齿轮油脂的选择要考虑到产品负荷的轻重、产品所处环境温度范围等条件。现在齿轮间用的牌号为TAC-2的油脂，对齿轮声音的吸收作用效果不明显。

2.4 齿轮轴向间隙需控制，以防止啮合错位

双联一、双联二齿轮组通过两根中心轴与上下齿轮箱盖相连，双联齿轮组两端面和齿轮箱盖间须留有一定的间隙。如间隙太小了，齿轮组容易卡死，间隙大的话齿轮间又会窜动错位。

3 优化原有产品噪声性能的一些办法

针对原来产品存在引起噪音的一些弊端，改善提升的方法有许多种。这里为了改善齿轮啮合时发出的噪音，首先必须找到产生它的主要原因，然后对产品作如下一些改进。

3.1 改变第一级齿轮的材料

由于第一级齿轮的转速最高，啮合时发出的声音最大，相对它第二级和第三级啮合的声音可以忽略不计。所以把第一级小齿用聚甲醛塑料材料代替，用塑料棒把齿形滚出来。一级大齿改用黄铜材料代替，用一级小齿同一把滚刀、相同的斜角滚出来，避免了斜角和齿形的偏差。二级小齿采用不锈铁滚齿加工出来再与一级大齿紧配压入而成双联一组件，如图2中示意。

3.2 控制好各中心距的偏差

各级中心距的偏差对齿轮啮合的松紧程度影响极大，进而关系到产品噪声的强弱。所以按图3所示，严格控制齿轮箱盖中各坐标点的尺寸，保证公差偏差在±0.02范围内。

3.3 改换原先的齿轮油脂

用进口的T-12油脂代换国产的TAC-2脂，它具有良好的耐高低温特性，而且它的润滑作用显著。

3.4 增加小垫圈零件

在双联一和双联二的上下端面间垫上光滑耐磨的石墨尼龙小垫圈，厚度δ=0.3mm，如图1中所示。目的是为了调整齿轮轴向间隙，防止它轴向窜动而产生的声音。

3.5 降低电机的转速

把电机的转速由原来的6000±100r/min降低到3000±100r/min，产品的声音立即小了下来。但推杆的直线速度也减少了一半，这不能满足客户的使用要求，必须通过改变多头螺杆螺母的设计来保持原特性不变。螺杆由四头转换为六头，即Tr12x12（P3）转变到T r12x24（P4），螺母也作相应转变，具体计算过程如表1示。

表1 螺杆螺母的计算比较

4 结束语

文章叙述了改善产品齿轮噪音的一些方法，确实是在生产实践中取得了明显的收效，大大提升了产品的市场竞争力。

参考文献

[1]机械设计手册编委会.机械设计手册：齿轮传动[M].北京：机械工业出版社，2007（3）.

[2]李伟.螺杆螺母传动机构设计心得[J].北京：科技资讯，2012（13）.

[3]张建旭.动力传动型塑料齿轮的基本设计[J].北京：汽车齿轮，2010（11）.endprint