基于亥姆霍兹理论的微穿孔腹板面齿轮传动降噪方法研究

发布时间：2017-09-24 22:01

  本文关键词：基于亥姆霍兹理论的微穿孔腹板面齿轮传动降噪方法研究

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【摘要】：面齿轮传动是一种能够实现空间相交或交错的齿轮传动,它与螺旋锥齿轮传动相比具有对加工和装配误差不敏感以及支撑结构简单等优点,因此在航空齿轮传动中备受关注,特别是在直升机主减速器中。目前,面齿轮传动主要寄希望于替换传统直升机主减速器第一级的螺旋锥齿轮换向传动;同时,直升机主减速器的第一级齿轮传动具有功率大转速高等特点,且先进直升机主减速器对齿轮传动的噪声有严格要求,因此面齿轮传动动力学及噪声问题的研究尤为重要。本文通过对面齿轮传动辐射噪声的激励源和辐射噪声的分析,提出并研究了一种基于亥姆霍兹理论的微穿孔腹板面齿轮传动降噪方法,同时开展了试验验证,最终完成了面齿轮传动动力学和降噪分析软件的开发。论文首先,根据单级面齿轮传动的特性建立了其弯-扭耦合动力学物理模型,基于集中质量法建立了振动微分方程,并借助Simulink动态系统仿真工具对其进行了求解,从而完成了对面齿轮传动系统辐射噪声激励源的分析;此外,还分析了面齿轮传动系统中的主要几何参数和工况对面齿轮副啮合力以及轴承动载荷的影响。其次,根据有限元动态响应和边界元分析理论,研究了面齿轮传动箱体振动响应辐射噪声的分析方法,形成了面齿轮传动系统辐射噪声分析的思路和方法;并且分析了面齿轮传动系统中的宏观参数,即主要设计参数以及工况对箱体辐射噪声的影响。然后,针对面齿轮传动的特点对微穿孔腹板面齿轮的相关设计方法进行了研究,分析了带有共振腔的箱体结构设计方案、微穿孔腹板面齿轮设计方法以及扩散场中微穿孔腹板面齿轮的吸声特性,从而实现了对基于亥姆霍兹理论的微穿孔腹板面齿轮降噪方法的研究;还分析了空腔深度、穿孔率和共振腔漏隙对吸声系数和共振频率的影响。接着,设计并完成了微穿孔腹板面齿轮和共振腔试验件,拟定了试验方案和步骤,并按照试验步骤分别采集了普通面齿轮传动和微穿孔腹板面齿轮传动的振动与噪声信号;通过对试验数据进行对比分析,发现微穿孔腹板面齿轮有利于降低系统辐射噪声,验证了微穿孔腹板面齿轮降噪方法的可行性,从而完成了微穿孔腹板面齿轮降噪方法的验证试验。最后,开发了面齿轮传动的动力学分析和降噪分析软件,为面齿轮传动的振动和降噪的参数化分析提供了一个可用的工具。
【关键词】：面齿轮传动 轴承动载荷 箱体辐射噪声 微穿孔腹板面齿轮 试验研究
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 注释表14-15
• 第一章 绪论15-22
• 1.1 选题背景及意义15-16
• 1.2 国内外研究现状16-19
• 1.2.1 国内外齿轮传动减振降噪方法的研究现状16-17
• 1.2.2 国内外面齿轮传动研究现状17-19
• 1.2.3 国内外面齿轮传动减振降噪方法的研究现状19
• 1.3 论文的主要研究内容19-21
• 1.4 本章小结21-22
• 第二章 面齿轮传动的箱体辐射噪声激励源分析22-38
• 2.1 引言22
• 2.2 面齿轮传动弯扭耦合动力学建模和求解22-26
• 2.2.1 面齿轮传动的动力学模型22-23
• 2.2.2 面齿轮传动的动力学方程及其Simulink实现23-26
• 2.3 面齿轮传动的啮合力及其轴承动载荷的影响分析26-37
• 2.3.1 设计参数对啮合力及轴承动载荷的影响分析26-32
• 2.3.2 工况对啮合力及轴承动载荷的影响分析32-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第三章 面齿轮传动的箱体辐射噪声分析38-53
• 3.1 引言38
• 3.2 面齿轮传动箱体的声辐射计算方法38-49
• 3.2.1 分析思路及相关理论基础38-42
• 3.2.2 面齿轮传动的箱体振动分析方法42-45
• 3.2.3 面齿轮传动的箱体噪声分析方法45-49
• 3.3 面齿轮传动箱体的声辐射影响分析49-52
• 3.3.1 设计参数对声辐射的影响分析49-51
• 3.3.2 工况对声辐射的影响分析51-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第四章 基于亥姆霍兹理论的微穿孔腹板面齿轮降噪方法研究53-64
• 4.1 引言53
• 4.2 面齿轮传动中的亥姆霍兹理论53-60
• 4.2.1 微穿孔板效应53-57
• 4.2.2 面齿轮传动中共振腔及穿孔参数的设计方法57-60
• 4.3 微穿孔腹板面齿轮传动的吸声特性影响分析60-63
• 4.3.1 共振腔参数对微穿孔腹板面齿轮吸声特性的影响60-61
• 4.3.2 穿孔率对微穿孔腹板面齿轮吸声特性的影响61-62
• 4.3.3 漏隙对微穿孔腹板面齿轮吸声特性的影响62-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第五章 面齿轮传动降噪方法验证试验研究64-80
• 5.1 引言64
• 5.2 试验设备及试验方案64-70
• 5.2.1 数据采集设备64-65
• 5.2.2 试验件设计65-70
• 5.2.3 试验方案设计70
• 5.3 试验过程70-76
• 5.3.1 试验前准备70-72
• 5.3.2 传感器布置72-73
• 5.3.3 试验步骤73-76
• 5.4 试验数据及验证分析76-79
• 5.5 本章小结79-80
• 第六章 面齿轮传动的动力学和降噪分析软件开发80-87
• 6.1 引言80
• 6.2 软件开发环境的选择80-81
• 6.3 软件主要功能模块设计81-86
• 6.3.1 面齿轮传动动力学分析81-84
• 6.3.2 微穿孔腹板面齿轮结构参数设计84-86
• 6.4 本章小结86-87
• 第七章 总结与展望87-89
• 7.1 本文的主要工作与总结87-88
• 7.2 进一步工作展望88-89
• 参考文献89-94
• 致谢94-95
• 在学期间发表的学术论文与申请的专利95

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本文编号：913682