柔化设计及实例

柔化是指在尺寸、材质、精度等不变的条件下，通过设计，达到传动平稳，噪声降低。其主要途径有：

1) 选用吸振材料，例如复合材料、塑料，或用减振结构；

2) 减少齿轮尺寸，以降低圆周速度；

3) 采用大重合度。例如采用长齿高制(h_a*＞1)、大螺旋角(增加齿向重合度ε_β)，采用新型的负传动设计等

对日用机械和轻载传动，可采用吸振材料，但中载以上则仍采用钢材；减少直径可降低圆周速度，但又引起强度的降低；采用大螺旋角将引起轴向力的增大和齿形的歪曲程度，一般β_m＜40°；增大h_a*将引起齿顶变尖，一般h_a*＜1.1

负传动(x₁+x₂＜0)不但可以增加齿廓重合度ε_α，而且可减少齿顶变尖程度，可将h_a*提高得多些，使h_a*＞1.1。所以以“负传动+大齿高”的方案为最佳

实例：一立式铁床，主轴头装有一对曲齿锥齿轮，经测定属主要噪声源。整机噪声超过84dB，要求对此锥齿轮进行改进设计，使噪声降到83dB以下

已知：原设计z₁＝z₂＝29，α₀＝20°，β_m＝35°，h_a*＝0.65，x₁＝x₂＝0，m＝5.111，b＝30

设计：采用负传动和负传动加大齿高两个方案

参数

m

z

β_m

x₁＝x₂

h_a*

ε_α

ε_β

ε_γ

原方案

5.1111

29

35°

0

0.85

1.33

1.54

2.03

新方案Ⅰ

5.1111

29

35°

-0.2

1.1

1.75

1.54

2.33

新方案Ⅱ

3.64

41

38°

-0.25

1

3.05

效果：实验证明，原方案的实际总重合度即使在满载下也比理论(计算)的总重合度ε_γ为小，达不到“双对齿”传动。这是因为，理论计算时假设接触区是布满整个工作齿面(例如沿全齿高zh_a*m)，而实际上不是如此。新方案Ⅰ经过实验可达到“双对齿”传动，因此传动平稳，噪声降低2~3dB，达到柔化要求，而且由于在传动全过程中有两对齿分担载荷，承载能力也有所提高