齿轮传动噪音及故障分析
行星齿轮箱故障诊断方法
行星齿轮箱故障诊断方法1. 引言1.1 引言行星齿轮箱是一种常见的传动装置，在各种机械设备和车辆中被广泛应用。
它能够有效地将动力传递给机械系统，从而实现各种动力传动和转速调节的功能。
由于长时间的使用和磨损，行星齿轮箱可能会出现故障，导致设备性能下降甚至完全失效。
及时准确地诊断行星齿轮箱的故障非常重要。
本文将介绍行星齿轮箱的故障现象、可能的原因、诊断方法、常见解决方案和预防措施，帮助读者更好地了解行星齿轮箱故障的发生和处理方法。
通过掌握这些知识，读者可以及时发现和解决行星齿轮箱的故障，延长设备的使用寿命，提高设备的可靠性和安全性。
在本文的指导下，读者可以更加有效地管理和维护行星齿轮箱，确保设备的正常运行和高效工作。
愿本文能够为读者提供有价值的信息和帮助，使他们能够更好地了解和处理行星齿轮箱故障问题。
2. 正文2.1 故障现象故障现象是指在行星齿轮箱工作过程中可能出现的各种问题和异常情况。
通过观察和记录这些故障现象，可以帮助工程师们更快速、准确地诊断问题，并采取相应的处理措施。
常见的行星齿轮箱故障现象包括：轴承异响、运转噪音过大、温升异常、油品泄漏、齿轮磨损严重、工作效率下降等。
轴承异响可能是轴承损坏或润滑不良导致的；运转噪音过大可能是齿轮配合间隙过大或叶轮受损；温升异常可能是润滑油渗漏或油温过高所致；油品泄漏可能是密封件老化或松动；齿轮磨损严重可能是使用寿命到期或润滑不当引起的；工作效率下降可能是因为零部件磨损过大或系统故障。
通过仔细观察和分析这些故障现象，可以有针对性地进行故障诊断和解决方案的制定。
定期检查和维护行星齿轮箱，及时处理故障现象，可以提高设备的可靠性和工作效率，延长设备的使用寿命。
2.2 故障可能原因行星齿轮箱故障可能原因很多，主要包括以下几个方面：1. 润滑不足：行星齿轮箱在工作过程中需要足够的润滑油来减少摩擦和磨损，如果润滑油不足或质量不合格，就会导致齿轮箱零件间的摩擦增大，从而引起故障。
齿轮箱故障分析和维护使用
风电齿轮箱的故障分析和维护风力发电机组由叶片、增速齿轮箱、控制系统、发电机、塔架等组成。
其中增速齿轮箱作为其传动系统起到动力传输的作用，使叶片的转速通过增速齿轮箱增速，使其转速达到发电机的额定转速，以供发电机能正常发电。
因此增速齿轮箱设计及制造相当关键。
同时风力发电机组增速齿轮箱由于其使用条件的限制，要求体积小，重量轻，性能优良，运行可靠，故障率低。
随着风电行业的发展，更多更大功率的机组投入商业化运营，因而其维修费用更高。
虽然世界上著明的齿轮箱制造企业，如德国的Renk公司，Fland公司，Eickhoof公司以及一些中小企业在这方面都作了研究，并且有的企业也付出了很大的代价，但目前世界风电行业所用增速齿轮箱仍然事故较多。
因此，采用先进技术，分析其失败的原因，总结和吸收以往开发其它项目齿轮箱成功的经验，研制高技术性能，高可靠性和良好的可维修性的增速齿轮箱是风力发电机组的关键技术保障。
一、风电齿轮箱故障分析（一）、齿轮传动的故障原因分析齿轮传动是机械设备中设备中最为常用的传动方式之一。
风电齿轮箱运行状态的正常与否直接关系到整台机组的工作状况。
据有关资料统计，齿轮箱发生故障有40％的原因是由于设计、制造、装配及原材料等因素引起的，即是由制造单位设计制造引起的；另有43％的原因是由于用户维护不及时和操作不当引起的；还有17％的原因是由于相邻条件（如电机、联轴节等）的故障或缺陷引起的。
当然，风电齿轮箱故障原因是否有这比例关系，还要经过统计得出。
由此可见，为了确保风电齿轮箱安全、正常地运行，提高齿轮传动的可靠性，一方面需要改进设计、提高加工制造精度以及改善装配质量，另一方面则必须提高运行管理和维护水平，对齿轮传动装置进行状态监测和故障诊断。
(二).齿轮箱中主要故障及其原因分析据统计,齿轮箱中其次是轴承，占20％；再者是轴，占10％。
最后是箱体和紧固件。
由此可见，在齿轮箱中齿轮本身的故障所占比重大。
说明在齿轮传动系统中齿轮本身的制造、装配质量及其运行维护水平是关键问题。
《齿轮缺陷简介》课件
齿面断裂
齿轮表面出现断裂现象，可能由于材料疲劳、 负荷过大等原因引起。
齿轮偏移
齿轮轴线偏离理想位置，可能导致传动不准确、 噪音增加等问题。
齿根断裂
齿轮根部出现断裂现象，可能由于过载、材料 缺陷等原因引起。
齿轮缺陷的影响和后果
1 传动效率下降
齿轮缺陷会导致传动效率下降，增加能源的 消耗。
2 噪音和振动增加
案例一 案例二 案例三
机械设备传动中出现噪音和异常振动，经检查发 现齿轮存在严重的齿面磨损。
传动效率下降，产量降低，经过检测发现齿轮偏 移超过了运转允许范围。
设备提前故障，导致生产中断，经过分析发现是 齿轮根部断裂导致的。
结论和要点
1 齿轮缺陷会导致传动效率下降和噪
音振动增加。
2 齿轮缺陷的检测方法包括目视检查、
《齿轮缺陷简介》PPT课件
欢迎大家参加今天的课程！本课程将带领大家深入了解齿轮缺陷的定义、类 型和影响，以及相关的检测方法和预防措施。让我们一起探索这个引人入胜结构上的不完美，可能导致运转不顺畅、噪音增加 等问题。
常见的齿轮缺陷类型和特征
齿面磨损
齿轮表面出现磨损痕迹，可能由于摩擦、颗粒 物等原因引起。
振动分析
通过分析齿轮传动过程中的振 动信号，判断齿轮是否存在缺 陷。
预防齿轮缺陷的措施
1
材料选择
选择高质量、适合工作条件的齿轮材料，以提高耐磨和抗疲劳性能。
2
正确润滑
合理选择和使用润滑剂，保证齿轮传动的良好润滑。
3
定期维护
定期进行齿轮传动的保养和检查，防止缺陷的进一步扩大。
案例分析：齿轮缺陷的实际问题
齿轮缺陷会引起噪音和振动的增加，影响设 备的稳定性和工作环境。
浅析汽车变速器齿轮故障分析及检修
关键词 ：汽 车；变速 器；齿轮传动 ；故 障分析 ；检修 方法 中图分类号 ：Ｇ２ ３ ６ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：２ ０ ９ ５ — ０ ７ ４ ８ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ － ０ ０ ７ ３ － ０ ３
引 言
面 就会发 生磨 损 ，但是 当齿轮 的工作条件 恶化 时 ，例
接检 食就是 对残余物进 行收 集 ，通过 对残余 物 的特 观察获取 卡 Ｈ 关的信 息 、 收集 残余物 可以使用磁
探 头或特殊 途的过 滤器、
： ｛ １ 油样分析
选择 能够对变 速箱齿轮 振动状 态进行全 面反映 的振 动
敏感 点 ，二是 选择在工 作时容 易出现损坏 的点 。根 据 以上测 量点 的选 取要求 为原则 ，保证了对振 动信号 测 量在最 大限度 内的高效性 和有效性 。振动检 测技 术诊
１ 由齿轮 啮合不 良引发 的异 响
其他 可能造 成异 响的原 因还包括 ：轴 间隙 的调整
不 当 ，过于 松弛 ；以及在 制造加工 离合器 时定位孔 的
位置不 当等 等。
２ 磨损残余物分析诊断方法
由齿轮 啮合不 良引发 的异 响 ，是 指变速 器 的成对
的齿 轮 在 工 作 中 ，进 行 动 力传 递 时 发 出不 正 常 的 噪
收稿 日期 ：２ ０ １ ３ — １ １ ． ２ ５ 作者简介 ：郝源隆 （ １ ９ ８ ３ 一 ），男，山西晋 中人 ，硕士 ，毕业
主要有 以下 三种 ：
１ ） 直接检查 。
于太原科技 大学，现就职于晋 中职 业技术 学院 ，研 究方向：汽
车 维修 。
这种 方法是 通过对 润滑 油的 电感 变化 的检测 、油
浅谈齿轮振动信号的分析与故障诊断
长度 ， 证锚拉的可靠 ， 保 分层支 护要 注意及时性 、整体性 ；模 社 ．０ ３ ２ ０．
ＭＯＤＥ Ｎ Ｒ
Ｃ Ｌ＿Ｒ Ｅ岫 理论研究 ＵＴＰＩ 一 Ｕ Ｒ ＥＳ Ｒ
浅谈齿轮振 动信号 的分析与故 障诊 断 பைடு நூலகம்
董 洪超 ，赵 瑜ｚ
（． １ 宣钢 焦化厂 ；２ 宣钢运输 部 ，河北 张 家 口 ０ ５ ０） ． ７１０
摘要 ：文章通过 建立齿轮 系统试 验模 型 ，应 用Ｃ Ｌ Ｓ ｔＡ 软件
系统 采 集 实 际 齿轮 振 动 信 号 ，分 别 采 用 概 率 密度 估 计 法 、 时域
一
、
齿轮振动信号的时域和频域分析方法
（ ） 一 振动信号时域分 析方法
分析法和频域 分析 法对 系统信号进行分析与特征提取 ，分别研
在齿轮故 障诊断 中，振动信号是最常用 的检测信号 ，直接 究 了正常齿轮 、裂纹齿轮 和磨损齿轮 的故障特征 。并辨识 出齿 对振动时域信号 的时间历程进行分析 和评估 是状态监测和故障 轮 系统 的 不 同运 行 工 况 。 诊断最简单和最直接的方 法，直接观察时域波形 可以看 出周期、 关键词 ：齿轮振动信号；齿轮故障 ；时域分析 ；频域分析 谐波 、脉 冲、共振 、拍频现象 。还有 时域故 障诊 断的各动态指 标 ，如 ：反映信号 中心趋势标 志的均 值；描述 动态信号强度 的 齿 轮是工业 中应用十分广泛 的一种 通用零部件 ，其 类型多 ， 指标均方值 、均方根值 和方根 幅值 ；反 映信号偏 离中心趋势波 用量大 ，大部分设备都 会用 到齿轮。齿轮传动多以齿轮箱的结 动强度 的指标方差 ；用 于和正态分布 曲线 比较 、分 别反映信号 构出现 ，它是 目前广泛采用 的主要传 动形 式之一。虽然齿轮从 概率分布 的中心不 对称 程度 和概 率密度函数峰顶的凸平度的偏 设计、结构 、材料 到制造等 方面已相当成 熟和规范。但仍然难 斜度和峭度 ，还有一些无量纲动态指标 ：波形指 标、脉 冲指标、 以避免诸 如磨 损 、剥 落 、点蚀 、裂纹等常发 故障 。研 究表 明 ， 峰 值 指 标 和裕 度 指 标 等 。另 外 还 有 相 关 分 析 中 的 自相关 分析 和
齿轮传动系统故障处理实例
齿轮传动系统故障处理实例1. 故障描述在一个工业设备中，齿轮传动系统出现了故障。
操作人员报告说，在正常运行中突然听到一声巨响，设备停止运转。
经过检查发现，主要故障部件是齿轮传动系统中的一对齿轮。
2. 故障分析2.1. 负荷过大导致齿轮损坏首先要检查传动系统的负荷是否过大。
如果负荷超过了齿轮的承载能力，齿轮就会因过大的压力而损坏。
可以通过检查传动系统的设计参数以及实际的工作负荷来判断是否存在负荷过大的问题。
2.2. 齿轮润滑不良导致齿轮磨损齿轮传动系统的润滑状态也是一个重要的因素。
如果润滑不良，摩擦会导致齿轮表面磨损，进而导致齿轮失效。
可以检查润滑系统的工作状态，包括润滑油的质量和量是否符合要求，润滑油是否有污染物等。
2.3. 齿轮配合间隙不合理导致齿轮噪音和损坏齿轮之间的配合间隙也会影响传动系统的工作。
如果配合间隙过大或过小，会产生噪音和振动，同时也容易导致齿轮的损坏。
可以通过检查齿轮的配合间隙是否符合设计要求来判断是否存在此类问题。
3. 故障处理3.1. 更换齿轮在齿轮损坏的情况下，最常见的处理方法是更换齿轮。
可以根据齿轮的类型、尺寸等参数来选择和更换合适的齿轮。
3.2. 检查和调整负荷为了避免类似的故障再次发生，还需要检查和调整传动系统的负荷。
可以根据设备的工作条件和要求来重新评估和调整工作负荷，确保不会超过齿轮的承载能力。
3.3. 检查和维护润滑系统润滑系统的工作状态直接影响齿轮的寿命和运行效果。
需要检查和维护润滑系统，包括更换润滑油、清理润滑油污染物、检查润滑油管道是否存在堵塞等。
3.4. 调整齿轮配合间隙如果发现齿轮之间的配合间隙不合理，可以进行相应的调整。
根据实际情况，可以调整齿轮的啮合方式、齿轮的安装位置等，以达到合适的配合间隙。
4. 预防措施为了预防类似故障的再次发生，可以采取以下措施：定期检查和维护传动系统，包括齿轮的磨损情况、润滑系统的工作状态等。
认真记录和分析齿轮传动系统的工作参数，及时发现和解决问题。
齿轮齿条式转向器异响原因分析及控制方法
齿轮齿条式转向器异响原因分析及控制方法作者：徐百双张晶吕祥杨魏绮来源：《时代汽车》2019年第09期摘要：本文根據路试车验证过程中，针对出现过的齿轮齿条式转向器异响情况，总结出原因分析及控制方法，分享给从事转向器设计以及制造相关的工程师作为参考。
关键词：转向器;齿轮齿条;异响1 引言齿轮齿条式转向器以结构简单、体积小、转向灵敏、传递效率高、制造成本低等优点，被广泛应用于载荷小的微型车、轿车中。
路试车验证过程中齿轮齿条式转向器异响是最常见的故障模式，异响引起驾驶员舒适性差，影响汽车本身的产品质量。
而异响问题主要原因是由壳体、齿轮、齿条、导套、压块总成等零部件结构设计、加工、装配过程中存在缺陷造成。
齿轮齿条式转向器工作原理：齿轮齿条式转向器（图1）是由壳体、齿轮、齿条、导套、调整机构、轴承、O型圈等组成。
其工作原理以C-EPS转向系统传递扭矩（图2）为例，当驾驶员转动方向盘时，电动助力转向管柱接收信号产生助力，转向传动轴传递扭矩到转向器齿轮上，齿轮带动啮合的齿条沿着直线反复运动，从而转向拉杆带动转向节转动，使转向轮偏转，实现汽车转向。
2 齿轮齿条啮合异响故障模式：车辆静止状态转动方向盘从转向器部位传来断断续续、无规则“嘎哒”的异响声音。
对故障件进行啮合间隙、转动力矩及转向力矩波动、齿条移动力检测（表1、表2、表3），通过检测可知，啮合间隙相对于设计出厂值大，齿轮转动力矩及齿条推力均偏小。
原因分析：齿轮齿条啮合间隙过大，会出现齿轮齿条相互撞击而产生异响。
控制方法：1）出厂时齿轮齿条啮合间隙严格按照设计要求±180°行程内≤0.07mm，全行程≤0.1mm;2）合理选择的油脂以及用量，建议齿轮室涂6g-7g油脂，齿条面涂至少6g-7g油脂;3）控制好齿条的跨棒距、粗糙度≤0.4、直线度≤0.08mm、齿轮跳动≤0.056、齿形偏差≤0.02。
3 齿条导套异响导套作用支撑齿条在运动过程中保持直线运动。
齿轮传动实验
实验所需材料清单
轴承座及轴承 加载器及砝码
传感器及数据采集器
实验所需材料清单
润滑油及润滑工具 实验所需的其他辅助材料和工具
安全操作规程
实验前需检查实验台各部 件是否完好，如有损坏应 及时更换或维修。
实验过程中应保持实验台 及周围环境的清洁，避免 杂物进入齿轮传动系统。
分析齿轮传动效率及磨损情况
通过实验对比不同参数和工况下 的齿轮传动效率，分析影响效率
的主要因素。
观察齿轮在长时间运转后的磨损 情况，探究磨损机理和预防措施。
结合理论分析和实验结果，提出 改进齿轮传动效率、降低磨损的
具体措施。
提升实验设计与操作能力
通过自主设计实验方案、搭建实验装置、采集实验数据等过程，提升实验设计和操 作能力。
实验过程中应严格遵守实验步 骤和操作方法，避免误操作导 致设备损坏或人身伤害。
实验结束后应关闭电源， 清理实验现场，将实验设 备和材料归位。
加载过程中应逐步增加负 载，避免突然加载导致齿 轮传动系统损坏。
03 实验原理与方法
齿轮传动基本原理回顾
01
02
03
齿轮传动的定义
通过两个或多个齿轮的啮 合来传递运动和动力的机 械传动方式。
确保齿轮传动实验台、电机、传感器、数据采集器等设备完好
无损。
准备实验工具
02
准备必要的工具，如扳手、螺丝刀、测量尺等，以便进行设备
安装和调试。
了解实验原理
03
熟悉齿轮传动的基本原理、传动比计算方法以及实验台的工作
原理。
齿轮安装与调试过程
安装齿轮
根据实验要求选择合适的齿轮，并按照正确的顺序和方向安装在 实验台上。
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齿轮传动噪音及故障分析
【摘要】为适应节能高效的需要，传动系零部件在朝小型化发展，汽车变速箱采用斜齿轮传动方式，不仅结构紧凑、传动平稳，还有传动力大等特点。
斜齿轮传动存在轴向力和径向力，噪音的产生就包含了很多种原因。
本文介绍了汽车变速箱在设计、零件制造、总成装配三个方面中产生噪音的原因和解决措施。
关键词传动斜齿轮噪音设计制造装配
目前，客车变速箱普遍采用三轴式传动，下面介绍下我公司生产的6T-160客车变速箱，结构如图一所示：
图一
公司为确保产品质量，对噪音做了详细规定：在台位主轴2600转/分以上转速各档进行跑合试验，要求纯试验时间不得少于5
分钟，在跑合试验时检查产品噪声。
空档和前进档（超速档除处）≤85dB；超速档和倒档≤87dB
本文以6T-160客车变速箱为例，从齿轮传动的特性出发，分析了设计、加工、装配各环节中与噪声产生密切相关的各种主要因素，并对其加以总结归纳，从而得出一系列经验性的方法和思路。
齿轮传动系统的噪声分析
一般来说，齿轮系统噪声发生的原因主要有以下几个方面：
(1)齿轮设计方面参数选择不当，重合度过小，齿廓修形不当或没有修形，齿轮箱结构不合理等。
(2)齿轮加工方面基节误差和齿形误差过大，齿侧间隙过大，表面粗糙度过大等。
(3)轮系及齿轮箱方面装配偏心，接触精度低，轴的平行度差，轴，轴承、支承的刚度不足，轴承的回转精度不高及间隙不当等。
齿轮传动的减噪声设计
（1）、6T-160客车变速箱全部采用斜齿轮，齿轮的类型从传动平稳、噪声低的角度出发，斜齿圆柱齿轮同时接触的齿对多．啮合综合刚度的变化比较平稳。
振动噪声可能比同样的直齿圆柱齿轮低，有时可低到大约12dB。
（2）、增加斜齿轮传动重合度。
轮齿在传递载荷时有不同程度数变动，这样在进入和脱离啮合的瞬间就会产生沿啮合线方向的啮合冲力，因而造成扭转振动和噪音。
如果增加瞬间的平均齿数，即增大重合度，则可将载荷分配在
较多的齿上，使齿面单位压力减小，从而减小轮齿的变形，改善进入啮合和脱离啮合时的冲击情况，因此也降低了齿轮传动的扭转振动和噪音。
重合度由1.19增大至2.07时在1000rpm时降低噪音4dB，而在2000rpm时降低噪音6dB。
（3）、齿的修形、整形和变位在齿轮的实际工作状态下，由于轮齿、传动轴和箱体的变形会使轮齿在啮入和啮出时产生干涉和冲击，引起强烈的振动和噪声．为此，可采用进行修形、整形和变位的方式对啮合变形进行补偿达到降低振动和噪声的目的。
齿轮加工精度控制
6T-160变速箱齿轮精度要求7级，全部齿轮要求齿廓修形，齿向修形。
齿轮的加工精度对齿轮系统噪声有着重要的影响。
一般来说，提高加工精度有助于降低齿轮系统的噪声。
（1）、在各单项轮齿误差中，齿形误差对噪声的影响最大。
齿形误差大，则齿轮噪声大，但两者间并非简单的线性关系。
因为噪声的大小，不仅取决于齿形误差的大小，更主要的是取决于齿形形状。
实验证明，略带鼓形的齿形形状，有利于降低噪声。
（2）、关于齿轮轮齿侧隙对噪声的影响，一般说来，如果侧隙过小，噪声会急剧增大，而侧隙过大，则在松油门减速时会产生明显噪音。
加工过程中齿轮公法线尺寸是直接反映到侧隙的，工艺部门和检查员需把握这样的一个原则，公法线不允许过大（具体按实际使用情况），公法线偏小在一倍公差内对齿轮各项指标影响很小。
（3）、提高齿面光洁度，齿轮精度要求在7级以上的，为更好控
制噪音，应全部采用磨齿工艺。
变速箱装配精度
变速箱的装配精度对噪音的影响往往被各个厂家忽视，例如，我公司生产的6T-160变速箱，全部采用锥轴承来抵消斜齿轮产生的轴向力和径向力。
（1）、轴承的装配质量直接影响到齿轮传动的噪音。
轴承预紧力偏小，传动轴没有起到定位作用，受力条件下，齿轮啮合发生改变，噪音增大。
轴承的预紧力的大小各个厂家往往是控制轴承轴向间隙，例如锥轴承间隙控制在0～-0.1。
轴承的预紧力的大小靠控制轴向间隙是不科学的。
不同厂家，不通批次在相同预紧力下，轴向间隙都是不同的。
不能简单的控制锥轴承的轴向间隙来满足锥轴承的预紧力要求。
（2）、对于齿轮的噪音和异响，绝大数厂家不加以区分，花大量人力物力，最终没能找到噪音的解决方法。
齿轮在装配前收到加工、物流、清洗各个环节影响，有时齿面产生锈蚀、毛刺、磕碰伤等问题，很难发现。
为杜绝此类零件装入变速箱，装配前需增加一道工序，即无侧隙啮合检查。
通过与标准齿轮对啮检查，检查齿轮齿面上是否存在毛刺、磕碰伤等问题。
结语
通过以上分析和总结，齿轮产生噪音是个综合性问题，影响因素很多。
今后，碰到变速箱噪音超标或者异响时，不要盲目判断，找到
合适的工作方法，通过排除法，找到噪音问题的原因，分析解决办法，最终解决噪音问题。
[ 参考文献]
[1] 徐灏，邱宣怀，蔡春源等，机械设计手册，第2版，机械工业出版社，2000年。
[2] 许洪基，陶燕光，雷光等，齿轮手册，第2版，机械工业出版社，2000年。
[3] 赵如福金属机械加工工艺人员手册上海科学技术出版社 2006年
[4] 赵宁魏方惠广林康士朋.齿轮基本参数对内啮合效率影响的研究[J].现代制造工程,2006
[5] 聂志峰聂峻峰齐宏.机器低噪声设计的研究[J].山东科技大学学报：自然科学版,2005。