阻尼合金齿轮减速器动力学仿真及减振实验研究
发布时间：2022-01-04 07:58
齿轮传动系统的振动噪声性能是影响机械设备工作性能的重要因素。因此,研究齿轮传动系统减振降噪方法具有重要的研究意义和实用价值。本文在国家科技支撑计划项目（项目号2013BAF01B05）资助下,以Fe-Mn阻尼合金材料加工制造成的直齿轮齿轮箱为研究对象,进行齿轮箱齿轮动力学分析和振动测试试验研究,并与普通材料（40Cr）齿轮对比,研究阻尼合金材料齿轮的减振性能,为齿轮箱减振降噪提供更优的方法和理论依据。介绍阻尼合金材料的耗能机理和与本构模型相关的基本粘弹性本构模型;构建了基于粘弹性理论的阻尼合金材料非线性本构模型,采用张量理论将本构模型推广至三维状态,推导得到本构模型的时间增量步长形式。编写各向同性线弹性材料的本构模型,应用到单轴拉伸试件的仿真模拟中,验证LS-Dyna材料自定义用户子程序二次开发结果的可行性和准确性。编写阻尼合金材料非线性本构模型的用户子程序UMAT,应用到单轴拉伸试件的试验仿真中,结果表明所编写的非线性阻尼合金材料用户子程序满足使用要求。建立齿轮箱的齿轮轴-轴承-箱体的三维接触非线性有限元分析模型,应用LS-Dyna软件的阻尼合金材料用户自定义子程序UMAT,分别得到...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
应力-应变曲线
根据弹性理论中的胡克定律，材料在弹性变形过程中应力与应变之间满足的关系为： E ， G （2.1）式（2.1）的成立应满足三个条件，即：应力与应变的关系是线性的；应力和应变相位相同；应变是应力的单值函数。这样的材料被称为理想弹性体，没有应力应变滞后现象产生，且每次材料形变所作的功等于恢复形变时所作的功，没有功的消耗[48]。但在实际应用中，应力与应变之间不能同时满足以上的三个条件。在弹性范围内，应变会发生落后于应力的行为，被称为滞弹性。应变的变化与应力的变化不同，发生滞后现象，则每一次应力应变循环就会有功的消耗（产生内能），称为力学损耗。这种由于材料内部的原因而使机械能消耗的现象称为内耗或材料（内部）阻尼[49]。实际应用中的材料都会出现滞弹性现象，也就是都会有材料阻尼。高阻尼减振合金就是利用这种材料内部的阻尼特性，进行减振降噪[50]。阻尼合金在周期应力下的应力应变示意图如图 2.1～2.2 所示。
图 2.3 Kelvin 模型图Fig.2.3 Kelvin model diagram的应力和应变为1 和1 ，线性粘性阻尼器的总应变为 和 。中，弹簧单元和线性阻尼器是并联的，其应1 2 是弹簧单元和线性阻尼器的应力之和：1 2 簧单元应力应变关系为1 1 E ，线性阻尼式（2.10）（2.11），可得到 Kelvin 模型的本dEdt 即0 时，对（2.12）式两边通除以 E，0d dE E dt dt
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁基阻尼材料的发展现状和趋势[J]. 信世堡. 材料开发与应用. 2017(06)
[2]不同结构特征悬臂梁的振动实验研究[J]. 刘爱民,傅惠南,刘文振,李训登,邓新汉. 机械工程与自动化. 2017(06)
[3]高速大功率密度齿轮传动系统的干摩擦阻尼环减振特性研究[J]. 冯海生,王黎钦,彭波,赵小力,郑德志. 机械工程学报. 2017(21)
[4]齿轮轴系黏滞阻尼器减振技术的实验研究[J]. 黄秀金,何立东,夏雪然,刘明. 机械传动. 2015(02)
[5]锰基阻尼合金研发及产业化国内外现状[J]. 翁端,刘爽,何嘉昌. 科技导报. 2014(03)
[6]M2052高阻尼合金的研究及应用[J]. 卢凤双,芮永岭,田宇鹏,张建福,冯强,赵栋梁. 金属功能材料. 2013(04)
[7]轮齿修形对兆瓦级风电齿轮箱动态特性影响[J]. 朱才朝,陈爽,马飞,徐向阳,胥良,张鑫. 振动与冲击. 2013(07)
[8]阻尼合金在电子设备结构设计中的应用[J]. 周晓东. 电子机械工程. 2013(01)
[9]阻尼减振技术在船用齿轮箱中的应用研究[J]. 韩江桂,钱美,吴新跃. 机械传动. 2012(09)
[10]镁及镁合金阻尼机理的研究现状[J]. 田铁,毛星子,米林. 机械工程材料. 2011(06)
博士论文
[1]渐开线直齿轮传动系统非线性动力学研究[D]. 王成.北京理工大学 2015
[2]复杂结构的阻尼减振理论及设计方法研究[D]. 王明旭.南京航空航天大学 2010
[3]齿轮系统结构噪声及空气噪声分析与试验研究[D]. 刘文.重庆大学 2010
[4]考虑耗散力的抽油系统动力学分析及弹性机构振动控制[D]. 刘柏希.西安理工大学 2008
[5]含阻尼合金构件弹性机构动力学建模理论、非线性数值方法及其工程应用[D]. 王建平.西安理工大学 2002
硕士论文
[1]阻尼环-转子-齿轮传动系统弯扭耦合振动研究[D]. 王逸龙.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于局部特征优化的齿轮箱振动噪声控制方法研究[D]. 史志礼.重庆大学 2015
[3]金属变形滞后回弹的本构模型UMAT二次开发及有限元分析[D]. 佘彩凤.北京理工大学 2015
[4]两级行星减速器动力学特性研究[D]. 钱博.重庆大学 2014
[5]重型汽车变速器斜齿轮建模及接触应力分析[D]. 樊茜婷.重庆大学 2012
本文编号：3567993
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
应力-应变曲线
根据弹性理论中的胡克定律，材料在弹性变形过程中应力与应变之间满足的关系为： E ， G （2.1）式（2.1）的成立应满足三个条件，即：应力与应变的关系是线性的；应力和应变相位相同；应变是应力的单值函数。这样的材料被称为理想弹性体，没有应力应变滞后现象产生，且每次材料形变所作的功等于恢复形变时所作的功，没有功的消耗[48]。但在实际应用中，应力与应变之间不能同时满足以上的三个条件。在弹性范围内，应变会发生落后于应力的行为，被称为滞弹性。应变的变化与应力的变化不同，发生滞后现象，则每一次应力应变循环就会有功的消耗（产生内能），称为力学损耗。这种由于材料内部的原因而使机械能消耗的现象称为内耗或材料（内部）阻尼[49]。实际应用中的材料都会出现滞弹性现象，也就是都会有材料阻尼。高阻尼减振合金就是利用这种材料内部的阻尼特性，进行减振降噪[50]。阻尼合金在周期应力下的应力应变示意图如图 2.1～2.2 所示。
图 2.3 Kelvin 模型图Fig.2.3 Kelvin model diagram的应力和应变为1 和1 ，线性粘性阻尼器的总应变为 和 。中，弹簧单元和线性阻尼器是并联的，其应1 2 是弹簧单元和线性阻尼器的应力之和：1 2 簧单元应力应变关系为1 1 E ，线性阻尼式（2.10）（2.11），可得到 Kelvin 模型的本dEdt 即0 时，对（2.12）式两边通除以 E，0d dE E dt dt
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁基阻尼材料的发展现状和趋势[J]. 信世堡. 材料开发与应用. 2017(06)
[2]不同结构特征悬臂梁的振动实验研究[J]. 刘爱民,傅惠南,刘文振,李训登,邓新汉. 机械工程与自动化. 2017(06)
[3]高速大功率密度齿轮传动系统的干摩擦阻尼环减振特性研究[J]. 冯海生,王黎钦,彭波,赵小力,郑德志. 机械工程学报. 2017(21)
[4]齿轮轴系黏滞阻尼器减振技术的实验研究[J]. 黄秀金,何立东,夏雪然,刘明. 机械传动. 2015(02)
[5]锰基阻尼合金研发及产业化国内外现状[J]. 翁端,刘爽,何嘉昌. 科技导报. 2014(03)
[6]M2052高阻尼合金的研究及应用[J]. 卢凤双,芮永岭,田宇鹏,张建福,冯强,赵栋梁. 金属功能材料. 2013(04)
[7]轮齿修形对兆瓦级风电齿轮箱动态特性影响[J]. 朱才朝,陈爽,马飞,徐向阳,胥良,张鑫. 振动与冲击. 2013(07)
[8]阻尼合金在电子设备结构设计中的应用[J]. 周晓东. 电子机械工程. 2013(01)
[9]阻尼减振技术在船用齿轮箱中的应用研究[J]. 韩江桂,钱美,吴新跃. 机械传动. 2012(09)
[10]镁及镁合金阻尼机理的研究现状[J]. 田铁,毛星子,米林. 机械工程材料. 2011(06)
博士论文
[1]渐开线直齿轮传动系统非线性动力学研究[D]. 王成.北京理工大学 2015
[2]复杂结构的阻尼减振理论及设计方法研究[D]. 王明旭.南京航空航天大学 2010
[3]齿轮系统结构噪声及空气噪声分析与试验研究[D]. 刘文.重庆大学 2010
[4]考虑耗散力的抽油系统动力学分析及弹性机构振动控制[D]. 刘柏希.西安理工大学 2008
[5]含阻尼合金构件弹性机构动力学建模理论、非线性数值方法及其工程应用[D]. 王建平.西安理工大学 2002
硕士论文
[1]阻尼环-转子-齿轮传动系统弯扭耦合振动研究[D]. 王逸龙.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于局部特征优化的齿轮箱振动噪声控制方法研究[D]. 史志礼.重庆大学 2015
[3]金属变形滞后回弹的本构模型UMAT二次开发及有限元分析[D]. 佘彩凤.北京理工大学 2015
[4]两级行星减速器动力学特性研究[D]. 钱博.重庆大学 2014
[5]重型汽车变速器斜齿轮建模及接触应力分析[D]. 樊茜婷.重庆大学 2012
本文编号：3567993
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