内平动分度凸轮机构的减振降噪研究

发布时间：2017-10-27 01:21

  本文关键词：内平动分度凸轮机构的减振降噪研究

  更多相关文章： 内平动分度凸轮机构 减振降噪 平衡性 修缘 谐响应分析 声学有限元分析

【摘要】：随着当前机械产品向自动化方向的不断发展,类似于内平动分度凸轮机构的自动机械在机械产品中的地位日益显著。内平动分度凸轮机构是由输入轴、分流齿轮、分流轴、偏心套、双凸轮、针轮、输出轴和箱体组成,具有高度的非线性特点及耦合效应。本文在内平动分度凸轮机构有限元分析的基础上进行了机构的振动和噪声分析并提出优化方案,这将对样机的动态优化提供充分的理论指导并对推进样机的市场化有很高的理论意义和实用价值。首先,本文利用ADAMS和ANSYS使机构输出轴柔性体化,建立了刚柔耦合动力学模型并进行动力学分析,得出一个周期内12个针齿的受力情况和输出轴质心的的振动情况。其次,本文在凸轮静平衡的前提下进行机构的动平衡,利用四杆联动平衡式方程计算出凸轮惯性力,利用广义质量替代法设计出机构的平衡配重的形状和安装位置。利用ADAMS对添加配重后的模型进行动力学分析,验证了动平衡能有效降低输出轴质心的振动。继而,从齿轮啮合和针齿凸轮啮合原理的角度出发,分析了加工误差和弹性变形对于机构啮合冲击的影响。结合声学理论分别计算出齿轮传动系统和针齿凸轮传动系统的声学特性参数(如声压和声辐射功率等),从而近似计算出整机噪声。再次,考虑到箱体对整机振动与噪声的影响,利用Workbench对箱体进行谐响应分析以获得箱体的振动情况,利用SYSNOISE对箱体进行声学分析以获得箱体的辐射噪声和辐射声功率等参数并对箱体进行结构优化并验证。最后,总结可实现的优化方法改进样机结构并进行样机实验。样机的成功运行证明内平动分度凸轮机构传动的可行性,对样机噪声的实验研究验证了以上优化方案的可行性,这为进一步降低机构的振动与噪声,改善其动力学特性,推进机构市场化进程奠定了基础。
【关键词】：内平动分度凸轮机构 减振降噪 平衡性 修缘 谐响应分析 声学有限元分析
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.47
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 课题背景及其研究意义9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 齿轮传动系统的振动研究9-10
• 1.2.2 针齿凸轮传动系统的振动研究10-11
• 1.2.3 箱体系统的振动研究11
• 1.2.4 辐射噪声研究11-13
• 1.3 本文的主要研究内容13-14
• 2 内平动分度凸轮机构的动力学仿真14-25
• 2.1 引言14
• 2.2 内平动分度凸轮机构仿真分析环境14-15
• 2.3 刚柔耦合动力学建模15-19
• 2.3.1 ADAMS柔性化建模理论15
• 2.3.2 柔性体建模平台ANSYS15
• 2.3.3 柔性体的创建15-16
• 2.3.4 刚柔耦合动力学模型约束的创建16-17
• 2.3.5 刚柔耦合动力学模型接触力的创建17-19
• 2.4 虚拟样机动力学仿真结果19-23
• 2.5 虚拟样机仿真结果分析23-24
• 2.6 本章小结24-25
• 3 内平动分度凸轮机构的平衡分析25-34
• 3.1 引言25
• 3.2 机构受力分析25-26
• 3.2.1 机构的结构形式和传动原理25
• 3.2.2 凸轮惯性力的计算25-26
• 3.3 凸轮的静平衡分析26-27
• 3.4 机构的动平衡分析27-29
• 3.4.1 单片凸轮的广义质量替代27-28
• 3.4.2 输入轴处引起摆动的所有质量的广义替代28
• 3.4.3 整机摆动力和摆动力矩的平衡28-29
• 3.5 平衡配重的设计29-30
• 3.6 安装平衡配重前后的实验研究30-33
• 3.6.1 输出轴质心的位移振动曲线分析30-31
• 3.6.2 输出轴质心的振动加速度时域信号分析31-32
• 3.6.3 输出轴质心的振动加速度频域信号分析32-33
• 3.7 本章小结33-34
• 4 内平动分度凸轮机构的噪声分析与优化34-50
• 4.1 引言34
• 4.2 内平动分度凸轮机构的噪声分析环境34-36
• 4.2.1 冲击噪声的产生机理34
• 4.2.2 冲击噪声辐射效率和声功率34-35
• 4.2.3 冲击噪声辐射声压35-36
• 4.2.4 噪声的叠加原理36
• 4.3 齿轮冲击噪声分析36-40
• 4.3.1 齿轮冲击速度的确定37
• 4.3.2 齿轮变形的计算37-39
• 4.3.3 齿轮冲击噪声计算39
• 4.3.4 齿轮系统的优化39-40
• 4.4 凸轮与针齿冲击噪声分析40-48
• 4.4.1 凸轮和针齿传动系统受力分析40-41
• 4.4.2 凸轮和针齿传动系统噪声计算41-44
• 4.4.3 整机噪声拟合44-46
• 4.4.4 凸轮廓线的修缘46-47
• 4.4.5 修缘后整机噪声拟合47-48
• 4.5 本章小结48-50
• 5 箱体谐响应分析和噪声分析与优化50-64
• 5.1 引言50
• 5.2 谐响应分析理论50
• 5.3 噪声分析理论50-51
• 5.3.1 噪声分析软件SYSNOISE分析方法50
• 5.3.2 面板声压贡献量和面板声功率贡献量50-51
• 5.4 内平动分度凸轮机构箱体分析51-59
• 5.4.1 箱体模态分析51-53
• 5.4.2 箱体谐响应分析53-55
• 5.4.3 箱体辐射噪声分析55-59
• 5.5 箱体改进设计59-63
• 5.5.1 改进后箱体谐响应分析60-62
• 5.5.2 改进后箱体辐射噪声分析62-63
• 5.6 本章小结63-64
• 6 样机实验64-67
• 6.1 引言64
• 6.2 斜齿轮研制64
• 6.3 实验内容64-65
• 6.3.1 实验系统64
• 6.3.2 实验目的64-65
• 6.3.3 实验步骤65
• 6.4 样机噪声实验65-66
• 6.5 本章小结66-67
• 7 结论67-68
• 8 展望68-69
• 9 参考文献69-76
• 10 攻读硕士学位期间发表论文情况76-77
• 11 致谢77

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