基于响应面的两级行星齿轮箱减振降噪方法及轻量化研究

发布时间：2017-03-19 12:01

  本文关键词：基于响应面的两级行星齿轮箱减振降噪方法及轻量化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：大型行星齿轮箱的振动噪声不仅是衡量整个齿轮箱传动系统综合性能的一个重要指标,也是产品市场竞争力的重要体现。为了提高产品的竞争力,市场对大型多级行星传动系统提出了低噪声及轻量化的需求。现有行星齿轮传动系统与这些目标还有较大差距,而实现这些目标的关键是提升行星齿轮箱的性能。本文在国家科技支撑计划项目的资助下(项目号:2013BAF01B05),以某大型矿山提升机两级行星减速器齿轮箱为研究对象,在进行两级行星减速器动态特性研究的基础上,运用有限元方法、边界元方法等手段,对齿轮箱的箱体进行了振动响应分析、辐射噪声分析、面板贡献量分析,并提出了采用响应面法开展行星齿轮箱的减振降噪及轻量化研究,实现了箱体结构的优化设计,达到了大型两级行星齿轮箱的减振降噪和轻量化目标。本文的主要研究内容如下:①建立了两级行星齿轮箱的非线性瞬态动力学分析模型,采用动力学显式算法完成齿轮箱的动力学仿真,获得了齿轮箱在运行过程中箱体所受到的动态载荷激励。②采用模态叠加法对行星齿轮箱进行振动响应分析,并输出箱体结构的振动速度响应,为齿轮箱声学分析提供边界条件。③基于振动响应计算结果,对行星齿轮箱箱体进行声学仿真计算,预测了箱体的辐射噪声,确定出辐射噪声的峰值声压;并基于贡献量理论对箱体进行声学面板贡献量分析,识别出主要贡献面板,为箱体的结构优化设计提供了依据。④以箱体主要贡献面板为试验因素,以最大辐射噪声和箱体质量为试验指标,对齿轮箱进行均匀试验设计,得到辐射噪声和箱体质量的响应面近似模型。基于响应面近似模型构建多目标优化数学模型,并利用遗传算法进行多目标优化求解,得到箱体结构优化设计方案。⑤根据优化方案改进箱体结构,并验证响应面优化效果。结果表明采用响应面优化法在一定程度上实现了齿轮箱的降噪和轻量化。
【关键词】：两级行星齿轮箱 辐射噪声 面板贡献量 响应面优化 降噪及轻量化
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41;TB535
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 研究目的和意义8-9
• 1.2 齿轮箱减振降噪优化设计国内外研究现状9-11
• 1.2.1 齿轮箱及其振动噪声研究9-10
• 1.2.2 响应面研究与应用10-11
• 1.3 本论文研究内容11-14
• 2 行星齿轮箱箱体结构振动响应分析14-26
• 2.1 两级行星齿轮箱瞬态动力学研究14-20
• 2.1.1 两级行星齿轮箱动力学的建模方法15-16
• 2.1.2 行星齿轮箱瞬态动力学分析16-20
• 2.2 两级行星传动齿轮箱箱体频率响应分析20-25
• 2.2.1 振型叠加法20-21
• 2.2.2 矿山用两级行星齿轮箱箱体的频率响应分析21-25
• 2.3 本章小结25-26
• 3 两级行星齿轮箱的辐射噪声研究26-44
• 3.1 噪声的理论基础26-30
• 3.1.1 声波的波动方程26-27
• 3.1.2 声学边界条件27-28
• 3.1.3 边界元法28-30
• 3.2 行星齿轮箱辐射噪声分析30-35
• 3.2.1 齿轮箱边界元模型及场点网格的建立30-31
• 3.2.2 边界元模型的边界条件31
• 3.2.3 齿轮箱辐射噪声计算及结果分析31-34
• 3.2.4 行星齿轮箱辐射噪声试验测试结果34-35
• 3.3 两级行星齿轮箱箱体的面板贡献量分析35-39
• 3.3.1 面板贡献量分析理论基础35-36
• 3.3.2 齿轮箱箱体面板贡献量分析36-39
• 3.4 箱体结构改进及辐射噪声分析39-42
• 3.4.1 箱体结构改进39-40
• 3.4.2 改进后的箱体结构强度校核40-41
• 3.4.3 改进后的箱体辐射噪声分析41-42
• 3.5 本章小结42-44
• 4 响应面方法及响应面近似模型构建44-54
• 4.1 两级行星齿轮箱的均匀试验设计44-49
• 4.2 响应面法基本原理49-50
• 4.2.1 响应面近似模型49-50
• 4.2.2 响应面模型的误差分析50
• 4.3 响应面近似模型50-52
• 4.3.1 辐射声压近似响应面51
• 4.3.2 箱体质量近似响应面51-52
• 4.4 近似响应面模型误差分析52-53
• 4.5 本章小结53-54
• 5 基于响应面的行星齿轮箱多目标优化设计54-64
• 5.1 响应面优化问题的数学模型54-55
• 5.1.1 目标函数54
• 5.1.2 设计变量54
• 5.1.3 约束条件54-55
• 5.1.4 响应面优化数学模型55
• 5.2 两级行星齿轮箱多目标优化55-58
• 5.2.1 NSGA-Ⅱ多目标优化算法55-57
• 5.2.2 行星齿轮箱辐射噪声和箱体质量优化57-58
• 5.3 优化后的箱体结构强度校核58-60
• 5.4 优化后齿轮箱声学仿真分析60-62
• 5.5 箱体结构优化结果分析62-63
• 5.6 本章小结63-64
• 6 总结64-66
• 致谢66-68
• 参考文献68-72
• 附录72
• A. 作者在攻读学位期间参与的科研项目72

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1 尤青青;博能大功率齿轮箱[J];工程机械;2004年11期

2 ;重齿增产风电齿轮箱[J];机械工程师;2005年06期

3 梁醒培;王豪;张锴锋;;大型齿轮箱结构分析与结构优化[J];机械设计与制造;2008年01期

4 ;杭州前进齿轮箱集团高速齿轮箱领域又获新突破[J];机械研究与应用;2009年05期

5 周长李;曹建国;李胜利;;阀门齿轮箱维护研究[J];管道技术与设备;2012年03期

6 胡惠雅;船用双速齿轮箱的研制[J];舰船科学技术;1979年09期

7 刘伯凯;;三速齿轮箱[J];渔业现代化;1981年03期

8 何成宗;手动齿轮箱用润滑油新配方[J];润滑与密封;1991年03期

9 孙自求;;我国最大功率的齿轮箱试制成功[J];机械科学与技术;1991年01期

10 ;《中国齿轮专业协会一届二次工作年会会议纪要》摘录[J];齿轮;1991年04期

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1 王奉涛;李海峰;张亮;宋鲁涛;;高速齿轮箱性能检测系统的研制[A];2010中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2010年

2 冯志鹏;褚福磊;;正则维数在齿轮状态监测中的应用研究[A];第八届全国转子动力学学术讨论会论文集[C];2008年

3 滕伟;武鑫;高青风;柳亦兵;;风电齿轮箱振动信号的倒频谱分析[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年

4 刘静;周凤星;;一种同步齿轮箱初始故障的在线监测与诊断装置的研究[A];全国冶金自动化信息网2009年会论文集[C];2009年

5 赵立超;陈长征;;基于神经网络的风电机齿轮箱振动信号的分析与应用[A];第十二届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2010年

6 林京;;脉冲性与周期性的利用——齿轮箱故障检测方法的内在联系[A];第八届全国设备与维修工程学术会议、第十三届全国设备监测与诊断学术会议论文集[C];2008年

7 赵海燕;陈棋;;风电机组齿轮箱的故障及其解决方案[A];中国农业机械工业协会风能设备分会2011年度论文集（上）[C];2011年

8 何俊;杨世锡;甘春标;;受外部载荷激励的风机齿轮箱动力学建模及故障特征提取[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

9 熊黎;;风力发电齿轮箱换油方式的革命——一种全新的机械式换油方式[A];中国农机工业协会风能设备分会《风能产业》（2013年第11期）[C];2013年

10 Duka Kitaljevich;Richard Dupuis;Ming Lu;;风电齿轮箱状态监测[A];《风电技术》2013年02月第1期（总第37期）[C];2013年

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1 方益波 张道生;好悬 杭齿轮箱谈合资险入“虎口”[N];经理日报;2006年

2 刘砦;杭齿将通过技改扩大齿轮箱产能[N];中国船舶报;2007年

3 王佑;首家“齿轮”股下月将赴港上市[N];第一财经日报;2007年

4 秦宵喊;南京高齿冲刺全球风电齿轮箱前三强[N];南京日报;2007年

5 益直;GE与第一能源集团开展风能合作[N];中国工业报;2009年

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8 细化;“常州长浪”推出异向平双低速高扭齿轮箱[N];中国包装报;2010年

9 徐同生;张庄咬定亿元目标谋求经济突破[N];江苏经济报;2009年

10 本报通讯员 周岚;他装的齿轮箱会“唱歌”[N];中国民航报;2011年

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1 郭远晶;面向风电齿轮箱的角域振动信号处理与故障诊断方法研究[D];浙江大学;2015年

2 庄磊;电子齿轮箱关键控制技术及其应用研究[D];南京航空航天大学;2001年

3 王新晴;齿轮箱不解体诊断技术研究[D];天津大学;1998年

4 徐向阳;柔性销轴式风电齿轮箱动力学研究[D];重庆大学;2012年

5 田晓青;柔性电子齿轮箱设计及精度控制方法研究[D];合肥工业大学;2014年

6 魏秀业;基于粒子群优化的齿轮箱智能故障诊断研究[D];中北大学;2009年

7 刘强;大型矿用齿轮箱运行模态识别与结构动力模型修正研究[D];辽宁工程技术大学;2013年

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9 张立勇;大型风电齿轮箱均载性能研究及优化[D];机械科学研究总院;2009年

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1 张震;基于虚实混合的齿轮箱体动力学建模与分析[D];长安大学;2015年

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7 张晶;地铁齿轮箱结构改进研究[D];上海交通大学;2015年

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