船用齿轮箱振动特性分析及减振效果研究

发布时间：2017-08-30 03:10

  本文关键词：船用齿轮箱振动特性分析及减振效果研究

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【摘要】：船用齿轮箱是船舰的重要零件之一,其传动性能是船舰动力系统正常运行的关键。船用齿轮箱结构复杂、工作环境恶劣、传递功率高,振动噪声问题尤其突出。因此,开展齿轮箱振动特性分析及减振效果研究,对提高船用齿轮箱运转平稳性具有一定的理论意义及工程应用价值。论文来源于国家自然科学基金项目,围绕船用齿轮箱的减振降噪问题,开展基于热弹耦合的齿轮修形分析、齿轮箱结合部参数识别及内部激励模拟、齿轮箱动态响应仿真及参数影响分析、齿轮系统减振效果仿真等方面的研究。论文的主要研究工作如下:(1)基于改进的摩擦热量离心抛射扩散模型计算齿面对流换热系数,根据等效圆盘模型得出端面对流换热系数,综合赫兹接触理论及摩擦生热分析求得齿面热流量,对船用齿轮箱轴系进行稳态温度场及热弹耦合仿真,计算热弹变形引起的各齿轮副啮入、啮出干涉量,得出齿轮副修形量,并与Sigg公式计算结果进行了对比分析。(2)采用集中参数法建立齿轮传动系统运动微分方程,结合模态试验所得的频响函数矩阵,对轴承、齿轮副的结合部刚度及阻尼进行参数识别;考虑时变啮合刚度和齿面制造误差,利用龙格库塔法求解传动系统运动微分方程,得出齿轮副传动误差曲线;综合齿轮时变啮合刚度、齿轮副传动误差及轮齿啮合冲击,对齿轮箱内部动态激励进行了数值模拟。(3)建立齿轮-轴-轴承-箱体耦合有限元动力模型,沿各齿轮副啮合线施加内部激励,采用模态叠加法求得齿轮箱动态响应;在各级中心距及传动比相近的条件下,分析了斜齿轮齿数、模数等几何参数及齿廓修形对齿轮箱振动特性的影响规律,得出增加齿数、减小模数可提高齿轮的重合度,齿廓修形可避免啮合冲击,均有利于降低齿轮箱的振动。(4)以超弹性Mooney-Rivlin本构模型模拟橡胶的非线性弹性特性,建立了含锥形橡胶隔振器的船用齿轮箱有限元模型,通过动态响应仿真,对比分析了增设隔振器前后齿轮箱及基座动态响应的变化规律,研究隔振器橡胶材料参数对齿轮箱振动烈度和结构噪声的影响,隔振后基座振动量大大降低,齿轮箱振动量有所增加。
【关键词】：船用齿轮箱 参数识别 内部激励 振动特性分析 隔振效果
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U664;U661.44
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 课题的研究意义8
• 1.2 国内外研究现状8-13
• 1.2.1 齿轮箱结合部参数识别及内部激励模拟8-10
• 1.2.2 齿轮箱动态响应有限元仿真及影响因素分析10-12
• 1.2.3 隔振器减振效果研究12-13
• 1.3 本文的主要研究内容13-14
• 2 基于热弹耦合变形的齿轮副修形参数计算14-24
• 2.1 引言14
• 2.2 船用齿轮箱运行工况14-15
• 2.3 传动系统本体温度场15-20
• 2.3.1 齿面热流密度15-16
• 2.3.2 齿轮对流换热系数16-18
• 2.3.3 传动系统本体温度场仿真18-20
• 2.4 齿轮修形分析20-22
• 2.5 本章小结22-24
• 3 齿轮箱结合部参数识别及内部动态激励数值模拟24-42
• 3.1 引言24
• 3.2 船用齿轮箱结合部参数识别24-34
• 3.2.1 模态分析基本原理24-25
• 3.2.2 齿轮副时变啮合刚度和啮合阻尼识别25-28
• 3.2.3 轴承支撑刚度和阻尼识别28-34
• 3.3 船用齿轮箱内部激励分析34-39
• 3.3.1 齿轮副传动误差分析35-38
• 3.3.2 齿轮副内部激励合成38-39
• 3.4 本章小结39-42
• 4 齿轮箱动态响应仿真及影响因素分析42-64
• 4.1 引言42
• 4.2 船用齿轮箱模态分析42-46
• 4.3 船用齿轮箱动态响应分析46-52
• 4.4 船用齿轮箱振动影响因素分析52-63
• 4.4.1 含齿廓修形的齿轮箱振动分析52-55
• 4.4.2 齿轮几何参数对齿轮箱振动影响分析55-63
• 4.5 本章小结63-64
• 5 船用齿轮箱隔振效果研究64-80
• 5.1 引言64
• 5.2 主动隔振原理64-65
• 5.3 橡胶弹性理论及本构模型65-66
• 5.4 隔振器减振效果分析66-78
• 5.4.1 增设隔振器的齿轮箱振动分析66-74
• 5.4.2 橡胶材料参数对齿轮箱振动影响分析74-78
• 5.5 本章小结78-80
• 6 结论与展望80-82
• 6.1 结论80
• 6.2 展望80-82
• 致谢82-84
• 参考文献84-88
• 附录88
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录88
• B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目目录88
• C. 作者在攻读学位期间获得的奖励88

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本文编号：756926