齿轮箱模态分析和结构优化方法研究

发布时间：2020-04-12 07:50

【摘要】： 齿轮箱作为机械设备传动系统中一种必不可少的连接和传递动力的通用部件,其设计水平和制造技术在一定程度上反应了国家的综合国力和市场竞争力,而随着科学技术的快速发展,对其在传递功率大、体积小、重量轻、振动小、噪声低等方面提出了更高的要求。由于齿轮箱工作环境恶劣,工作时受到来自外部的激励而产生振动;齿轮在啮合过程中会产生冲击,冲击通过轴和轴承传递到齿轮箱体上而引起箱体振动。箱体振动极易导致齿轮的不对中,引起箱体的疲劳损伤破坏,降低齿轮箱的使用寿命。由此可见开展对齿轮箱动态特性的研究已显得至关重要。 目前,利用模态分析技术来预估机械结构的动态特性已成为有效途径之一,将有限元模态分析与试验模态分析相结合,利用试验模态分析结果验证和修正有限元模型已成为一种趋势,同时利用现代优化技术对齿轮箱在重量、变形、应力等方面的优化分析也正在日益普遍。 本课题主要开展对齿轮箱的模态分析,以此来预估齿轮箱的动态特性,在齿轮箱有限元模型正确的基础上对其做结构优化分析。本文首先介绍了结构模态分析和结构优化的国内外研究现状,针对有限元分析理论和试验模态分析理论,以及各种试验模态参数辨识方法,在所建立齿轮箱有限元模型上做有限元模态分析,通过分析有限元模态振型对齿轮箱的影响,调整箱体局部刚度来减小箱体变形。采用单点激励多点响应的试验模态分析法对齿轮箱做试验模态分析,利用PolyMAX法辨识齿轮箱模态参数。在试验模态分析基础上,对比分析模态参数,验证有限元模型的有效性。最后针对齿轮箱的变形作结构优化分析,以静力学分析结果中的最大等效应力为约束变量,把齿轮箱最小变形量作为优化目标,合理优化箱体结构。优化结果表明,优化后箱体最大变形量减小了15%,最大等效应力降低了22.5%,提高箱体整体性能。优化后齿轮箱模态固有频率能够避开啮合频率及其倍频,不会因结构改变而发生共振。
【图文】：

工作流程图

11图 2-1 有限元法步骤ig.2-1 Finite Element Method Ste析步骤，目前各大型有限元计算过程均在计算机后处理础上做齿轮箱模态分析和静静力学分析均是建立在弹性一部分，主要用来研究弹性是通过研究静力平衡、几何每点都须满足平衡条件和连
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH132.41

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张学亮;程珩;赵远;;基于ANSYS技术的齿轮箱模态分析及优化[J];机械工程师;2010年06期

2 戴光昊;付金波;张海福;;齿轮箱有限元模态分析及试验研究[J];舰船科学技术;2010年08期

3 李绍彬;齿轮减速器造型设计与模态分析[J];现代制造工程;2005年03期

4 王希贵;王兴刚;;基于ANSYS的齿轮箱油底壳有限元建模和结构优化[J];哈尔滨轴承;2010年03期

5 陶泽光,李润方,林腾蛟;齿轮箱固有特性数值模拟和试验研究[J];机械科学与技术;2001年02期

6 严华;孙文磊;樊军;;750 kW风力机组齿轮箱动力学仿真分析[J];可再生能源;2011年04期

7 缑春芳;;风力发电机组传动系统建模分析及齿轮的模态分析[J];现代机械;2010年01期

8 陶泽光,李润方,林腾蛟;齿轮系统有限元模态分析[J];机械设计与研究;2000年03期

9 阳建宏;罗桂荣;杨德斌;杨斌;;裂纹齿轮的模态分析及诊断[J];新技术新工艺;2008年03期

10 卢济奎;华东电力设备成套联营公司成立[J];大电机技术;1981年02期

相关会议论文 前10条

1 曹云;;高精度硬齿面舰船齿轮箱技术应用[A];中国船舶轮机发展高峰论坛论文集[C];2010年

2 王樝;;H329齿轮箱齿轮轴振动的分析[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（下册）[C];2001年

3 张林中;代海涛;;主轴及齿轮箱锁紧盘设计强度校核[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会（第二卷）[C];2010年

4 陈襄清;张淑平;;JD31-400压力机平衡缸修复和齿轮箱安装的改造[A];2009年促进中部崛起专家论坛暨第五届湖北科技论坛——装备制造产业发展论坛论文集（上）[C];2009年

5 田延安;王建文;杨莉;;小波技术与神经网络在齿轮诊断中的应用[A];'2006系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2006年

6 张洪涛;王伟;李海旺;秦冬琪;;长平煤矿钢结构输煤栈桥动力检测及模态分析[A];第九届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2009年

7 鲁守卫;业红玲;;汽车变速器二轴有限元分析[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年

8 马惠敏;李士彬;汤红卫;;摩托车的振动测试与分析[A];振动利用技术的若干研究与进展——第二届全国“振动利用工程”学术会议论文集[C];2003年

9 白国良;李红星;陈爱国;朱佳宁;;某工业厂房动力特性测试[A];振动利用技术的若干研究与进展——第二届全国“振动利用工程”学术会议论文集[C];2003年

10 张文远;张东;章晋雄;;金沙江溪洛渡水电站泄洪洞事故闸门模态分析及流激振动试验研究[A];第三届全国水力学与水利信息学大会论文集[C];2007年

相关重要报纸文章 前10条

1 牟玉红邋段小朋;高炉水冷齿轮箱在线监测系统推出[N];中国工业报;2008年

2 金小萍;杭齿:多举措推进齿轮箱技术创新[N];中国船舶报;2010年

3 萧芳雯;南高齿首批消防泵齿轮箱试行成功[N];中国水运报;2011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 刘荣进;重齿增产风电齿轮箱　[N];中国工业报;2005年

6 记者 魏国林;北京重齿齿轮箱销售有限公司正式挂牌成立[N];中国建材报;2006年

7 驻四川记者 杨贵全 通讯员 高志强;重庆齿轮箱公司在武汉成立全资销售公司[N];中国建材报;2007年

8 记者　韩晓霞;GE进军国内风机齿轮箱市场[N];中国石油报;2006年

9 齿暄;重齿新标志正式发布[N];中国船舶报;2011年

10 孙勇坚 邵辉;企业百事 纳税为先[N];中国税务报;2006年

相关博士学位论文 前10条

1 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

2 艾纳基;汽车排气消声系统振动与模态分析[D];华中科技大学;2011年

3 傅瑜;小波分析在旋转机械故障诊断中的应用[D];西安电子科技大学;1998年

4 王新晴;齿轮箱不解体诊断技术研究[D];天津大学;1998年

5 张蔚波;基于子系统分析的多维耦合系统功率流传递特性研究[D];山东大学;2003年

6 赵亚平;钢筋混凝土梁损伤诊断的振动模态分析方法[D];中国农业大学;2005年

7 刘宁;系统模态参数辨识的连续小波方法研究[D];天津大学;2005年

8 肖永山;片式电子元件贴装设备动力学性能研究[D];中南大学;2008年

9 冷长林;基于激光多普勒技术的微机电系统运动检测[D];天津大学;2007年

10 赖一楠;XX卫星热控百叶窗系统设计及虚拟样机协同仿真[D];哈尔滨理工大学;2006年

相关硕士学位论文 前10条

1 罗家元;齿轮箱系统耦合动态特性研究[D];重庆大学;2004年

2 薛显光;某船用齿轮箱的动态特性分析和优化研究[D];重庆理工大学;2010年

3 张亮;风力发电机组齿轮箱早期故障诊断方法研究[D];大连理工大学;2010年

4 陈晗霄;基于虚拟仪器的大型高速齿轮箱故障诊断系统研究[D];电子科技大学;2010年

5 付松;关于风电机齿轮箱传动系统振动特性的分析研究[D];新疆大学;2011年

6 许琦;大型风力发电机齿轮箱动力学分析[D];沈阳工业大学;2011年

7 张捷;基于神经网络的齿轮箱智能故障诊断技术的研究[D];江苏大学;2003年

8 杨绍波;兆瓦级以上风电齿轮箱传动系统的结构与性能研究[D];西华大学;2011年

9 邢钧;基于小波分析的齿轮箱故障诊断技术的研究和应用[D];北京工业大学;2002年

10 鲁刚;基于小波—遗传算法的拖拉机齿轮箱齿轮故障诊断的研究[D];江苏大学;2003年

，

本文编号：2624466