齒輪系統(tǒng)噪聲的聲源主要有：齒輪系統(tǒng)本身輪齒嚙合的動態(tài)激勵;原動機(發(fā)動機、電動機等)的振動以及工作機構(gòu)的振動和負載變化等。在齒輪系統(tǒng)動力學(xué)中，主要研究由齒輪嚙合的動態(tài)激勵產(chǎn)生的噪聲。
在齒輪系統(tǒng)中，根據(jù)其不同的振動狀態(tài)，可能產(chǎn)生兩種噪聲：拍擊噪聲(Gear Rattle Noise)和白噪聲(Gear White Noise)。拍擊噪聲主要是由于輪齒的拍擊引起的瞬態(tài)噪聲。輪齒拍擊是一種強非線性的沖擊現(xiàn)象，一般發(fā)生在輕載條件下。白噪聲是一種穩(wěn)態(tài)噪聲，是由齒輪嚙合過程的動態(tài)激勵引起的。
此外，根據(jù)機理不同，可將噪聲分成加速度噪聲(Air-borne Noise)和自鳴噪聲(Structured-borne Noise)兩種，如圖1所示。一般說來，在拍擊振動中輪齒間會產(chǎn)生沖擊，齒輪會產(chǎn)生很大加速度，引起周圍介質(zhì)擾動，由于這種輪齒的沖擊，齒輪會產(chǎn)生很大的加速度，引起周圍介質(zhì)擾動，由于這種擾動產(chǎn)生的聲輻射稱為齒輪的加速度噪聲。齒輪的嚙合沖擊主要發(fā)生在平行于軸線的方向，因此一般將由嚙合的兩齒輪沖擊產(chǎn)生的加速度噪聲看成是兩個變曲率半徑的柱體沖擊所產(chǎn)生的加速度噪聲。另一方面，在齒輪動態(tài)嚙合力作用下，系統(tǒng)的各零件會產(chǎn)生振動，這些振動所產(chǎn)生的聲輻射稱為自鳴噪聲。
圖1 齒輪噪聲產(chǎn)生機理
對于開式齒輪傳動，加速度噪聲由輪齒沖擊處直接輻射出來，自鳴噪聲則由輪體、傳動軸等處輻射出來。對于閉式齒輪傳動，加速度噪聲先輻射到齒輪箱內(nèi)的空氣和潤滑油中，再通過齒輪箱輻射出來;自鳴噪聲則是由齒輪體的振動，通過傳動軸引起支座振動，從而通過齒輪箱箱壁的振動而輻射出來。一般說來，自鳴噪聲是閉式齒輪傳動的主要聲源。
一般說來，齒輪噪聲的發(fā)生可表示為圖2所示的框圖，輪齒嚙合剛度的時變性、輪齒傳遞誤差、嚙入嚙出沖擊及傳動系統(tǒng)輸入力矩和負載力矩的變化均會產(chǎn)生動態(tài)嚙合力。
圖2 齒輪自鳴噪聲的產(chǎn)生
由于動態(tài)嚙合力的激勵，使齒輪系統(tǒng)產(chǎn)生振動，從而引起齒輪系統(tǒng)的振動噪聲，因此，齒輪系統(tǒng)的噪聲強度不僅與輪齒嚙合的動態(tài)激勵力有關(guān)，而且還與輪體、傳動軸、軸承及箱體等的結(jié)構(gòu)形式、動態(tài)特性以及動態(tài)嚙合力在它們之間的傳遞特性有關(guān)。具體說來，齒輪系統(tǒng)振動噪聲的產(chǎn)生及傳播機理一般涉及以下幾個問題：
(1) 工作條件、齒輪種類、設(shè)計參數(shù)、加工裝配精度與誤差等狀況對動態(tài)嚙合力的影響;
(2) 根據(jù)齒輪的類型，建立齒輪系統(tǒng)的動力學(xué)方程，分析在動態(tài)激勵力作用下系統(tǒng)的振動形式;
(3) 齒輪系統(tǒng)中各零部件的振動狀態(tài)，振動由嚙合輪齒至箱體表面的傳播過程和傳播特性;
(4) 對于加速度噪聲則必須討論它們是如何透過箱體傳至外部的。
