基于局部特征优化的齿轮箱振动噪声控制方法研究

发布时间：2017-09-04 09:35

  本文关键词：基于局部特征优化的齿轮箱振动噪声控制方法研究

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【摘要】：齿轮箱传动系统具有传动效率高、承载能力强、传动比精确、工作可靠、结构紧凑等优点,是应用最多最广泛的传动装置之一。齿轮箱系统的振动和噪声特性对整个机械系统的工作性能有重要的影响。齿轮箱振动过大将加速设备故障的发生,最终导致其疲劳失效而不能正常工作,严重影响设备使用寿命,甚至造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此,齿轮箱传动系统的振动与噪声控制方法研究对改善齿轮传动装置的工作性能具有重要意义。齿轮箱的振动与噪声特性与其振源、箱体辐射面积、及传递路径直接相关。针对齿轮箱结构设计中会存在局部模态不符合要求,而目前没有一种能够快速的抑制局部模态而又不影响整体结构模态的方法的问题,本文在齿轮箱的振源、辐射面积和传递路径三个方面开展研究,提出了基于模态特征的齿轮箱结构优化方法;并应用其优化了齿轮及箱体局部结构;分析了优化前后齿轮箱的振动与噪声特性,验证了基于模态特征的齿轮箱结构优化方法的有效性;分析了传递路径阻尼隔振及辐射面阻尼减振对齿轮箱辐射噪声的影响。论文开展的主要研究工作包括:①齿轮箱模态频率与齿轮箱啮合频率接近时会引起齿轮箱较大振动噪声。针对这个问题,提出了基于模态特征的局部结构优化方法,采用有限元方法获得了齿轮箱的模态频率和振型,并通过模态实验验证了计算方法的有效性;基于局部结构优化的思想,对齿轮箱的局部结构进行了优化,优化前后的模态分析结果验证了基于模态特征的齿轮箱局部结构优化方法的有效性;②建立了齿轮传动系动力学模型,获得了齿轮箱内部动态激励;建立了齿轮箱瞬态计算模型,获得了优化前后齿轮箱结构的振动响应特征;结果表明,优化后齿轮箱能够有效的抑制齿轮箱的振动水平,进一步验证了基于模态特征的齿轮箱优化方法的有效性;③基于瞬态响应结果,建立了齿轮箱声学计算模型,获得了优化前后齿轮箱的辐射噪声特性;结果表明,优化后齿轮箱能够有效的抑制齿轮箱的辐射噪声,验证了基于模态特征的齿轮箱优化方法对齿轮箱噪声控制的有效性;④建立了具有隔振及减振阻尼材料的齿轮箱瞬态计算模型,获得了优化前后齿轮箱结构的振动响应特征;基于动态响应结果,建立了齿轮箱声学计算模型,分别获得了采用阻尼隔振及阻尼减振的齿轮箱的辐射噪声;
【关键词】：齿轮箱 内部动态激励 局部模态 局部结构优化 减振降噪
【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4-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题来源及研究意义9-10
• 1.1.1 课题来源9
• 1.1.2 研究意义9-10
• 1.2 齿轮箱振动噪声研究现状10-13
• 1.2.1 齿轮传动系统动态激励研究现状10-11
• 1.2.2 齿轮箱减振降噪研究现状11-13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 2 基于模态特征的齿轮箱局部结构优化方法15-39
• 2.1 引言15
• 2.2 基于模态特征的齿轮箱局部结构优化方法15-21
• 2.3 算例与验证21-38
• 2.3.1 齿轮箱有限元模型建立21-23
• 2.3.2 齿轮箱模态分析23-25
• 2.3.3 齿轮箱有限元模型与计算结果实验验证25-30
• 2.3.4 基于模态特征的局部结构优化方法应用30-38
• 2.4 本章小结38-39
• 3 齿轮箱局部结构优化对其动态响应的影响分析39-59
• 3.1 引言39
• 3.2 齿轮动力学与内部激励基本理论39-42
• 3.2.1 齿轮啮合动态激励39-40
• 3.2.2 齿轮传递误差40
• 3.2.3 齿轮动力学模型40-42
• 3.3 齿轮箱内部传动系统模型建立42-43
• 3.3.1 齿轮箱内部传动系统仿真参数42-43
• 3.3.2 轮箱内部传动系统模型建立43
• 3.4 齿轮箱内部传动系统动态激励仿真43-49
• 3.4.1 仿真条件设置43-44
• 3.4.2 仿真结果分析44-49
• 3.5 齿轮箱结构对齿轮箱动态响应的影响分析49-57
• 3.5.1 瞬态分析基本理论49-50
• 3.5.2 原始结构齿轮箱瞬态计算50-53
• 3.5.3 改进结构齿轮箱瞬态计算53-56
• 3.5.4 齿轮箱结构对齿轮箱动态响应影响分析56-57
• 3.6 本章小结57-59
• 4 箱体辐射面对齿轮箱噪声的影响分析59-69
• 4.1 引言59
• 4.2 噪声分析基本理论59-60
• 4.2.1 声学方程及边界条件59-60
• 4.2.2 声学常用数值计算方法60
• 4.3 齿轮箱原始结构辐射噪声计算60-64
• 4.3.1 齿轮箱声学边界元模型建立60-61
• 4.3.3 施加边界条件61-62
• 4.3.4 场点定义62
• 4.3.5 齿轮箱辐射噪声计算62-64
• 4.4 改进结构齿轮箱辐射噪声计算64-67
• 4.5 齿轮箱辐射面对齿轮箱辐射噪声的影响分析67-68
• 4.6 本章小结68-69
• 5 传递路径对齿轮箱辐射噪声的影响分析69-85
• 5.1 引言69
• 5.2 结构阻尼材料的结构形式69-70
• 5.3 轴承座阻尼层对辐射噪声的影响分析70-77
• 5.3.1 轴承座阻尼层齿轮箱瞬态计算71-74
• 5.3.2 轴承座阻尼层齿轮箱辐射噪声计算74-76
• 5.3.3 轴承座阻尼材料对齿轮箱辐射噪声影响分析76-77
• 5.4 箱体表面阻尼层对辐射噪声的影响分析77-83
• 5.4.1 表面阻尼层齿轮箱瞬态计算77-80
• 5.4.2 表面阻尼层齿轮箱辐射噪声计算80-82
• 5.4.3 箱体表面阻尼层对齿轮箱辐射噪声影响分析82-83
• 5.5 本章小结83-85
• 6 结论与展望85-87
• 6.1 结论85-86
• 6.2 展望86-87
• 致谢87-89
• 参考文献89-93
• 附录93
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录93
• B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录93
• C. 作者在攻读学位期间参与的科研项目目录93

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