船用齿轮箱结构—声耦合分析及减振降噪效果研究

发布时间：2017-09-16 10:02

  本文关键词：船用齿轮箱结构—声耦合分析及减振降噪效果研究

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【摘要】：齿轮箱作为大型机械装备的重要功能部件,其性能的优劣直接影响机械装备的效率和可靠性,高速重载齿轮传动带来的振动噪声更是直接制约着高性能国防装备的发展。因此,开展齿轮传动系统的减振降噪方法研究,已成为当前齿轮箱制造业极其重要的工作任务之一。论文来源于国家自然科学基金项目,以正车工况下的船用齿轮箱为研究对象,围绕齿轮箱的减振降噪问题,开展齿轮箱结合部参数识别、齿轮副内部激励模拟、齿轮副传动误差优化、结构-声耦合噪声预估及多频多点声学优化方法研究。论文的主要研究工作如下:①在LMS Motion模块中,基于ISO算法计算得出齿轮副的时变啮合刚度,基于解析式计算啮合阻尼;采用集中参数法,建立齿轮传动系统运动微分方程,推导系统的动刚度矩阵,结合模态试验所得的频响函数矩阵,在Matlab中采用最小二乘法求解得出轴承支撑刚度和支撑阻尼;以识别所得结合部参数建立齿轮箱模态分析模型,仿真计算结果与试验结果吻合良好,验证了识别方法的准确性。②在Romax中,建立齿轮箱轴系的静力分析模型,计算各级齿轮副的单齿啮合刚度及传动误差,合成内部激励;借助Ansys软件,采用模态叠加法计算齿轮系统的动态响应。通过基于Romax遗传算法的传动误差优化,减小了内部动态激励,有效降低了齿轮箱的振动响应。③在LMS Motion模块中,建立齿轮系统刚柔耦合动力学模型,求解轴承支反力,以此为结构-声耦合的边界条件,在Acoustic模块中建立包含结构网格、声学网格和场点网格的声振耦合边界元模型,求得齿轮箱表面和场点声压,与实测结果对比表明齿轮箱结构-声耦合分析方法的合理性。④在LMS Optimization模块中,以齿轮箱箱体壁厚为设计变量,箱体质量为约束条件,多场点多频段声压最小为目标函数,构建了声学优化模型,采用正态边界交汇多目标优化算法求解优化模型,得到一组最佳设计变量;将优化参数圆整后进行齿轮箱结构-声耦合重分析,与优化前对比得出,降噪效果良好。
【关键词】：船用齿轮箱 参数识别 传动误差优化 噪声预估 声学优化
【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】：U661.44;U664.3
【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8-12
• 1.2.1 齿轮系统结合部参数识别研究8-10
• 1.2.2 齿轮系统辐射噪声研究10-11
• 1.2.3 齿轮系统减振降噪效果研究11-12
• 1.3 本文的主要研究内容12-14
• 2 船用齿轮箱结合部参数识别研究14-28
• 2.1 引言14
• 2.2 试验模态分析方法理论14-16
• 2.3 船用齿轮箱结合部参数识别与求解16-23
• 2.3.1 齿轮副时变啮合刚度和啮合阻尼识别16-18
• 2.3.2 齿轮系统轴承支撑刚度和阻尼识别18-23
• 2.4 船用齿轮箱模态分析及试验验证23-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 船用齿轮箱振动特性分析及减振效果研究28-54
• 3.1 引言28
• 3.2 船用齿轮箱内部载荷激励探究28-33
• 3.2.1 齿轮副时变啮合刚度及传动误差分析29-33
• 3.2.2 齿轮副内部激励合成33
• 3.3 船用齿轮箱动态响应分析33-41
• 3.4 船用齿轮箱减振效果研究41-50
• 3.4.1 齿轮副传动误差优化分析41-45
• 3.4.2 齿轮系统降噪效果研究45-50
• 3.5 船用齿轮箱振动测试与分析50-52
• 3.6 本章小结52-54
• 4 船用齿轮箱结构—声耦合噪声预估54-70
• 4.1 引言54
• 4.2 耦合声学边界元54-57
• 4.2.1 声场边界条件54-55
• 4.2.2 耦合声学边界元法理论基础55-57
• 4.3 船用齿轮箱刚柔耦合动力学分析57-61
• 4.4 船用齿轮箱辐射噪声预估61-66
• 4.4.1 箱体表面声压预估62-63
• 4.4.2 外声场辐射噪声计算63-66
• 4.5 船用齿轮箱辐射噪声测试66-68
• 4.6 本章小结68-70
• 5 船用齿轮箱声学优化及降噪效果研究70-78
• 5.1 引言70
• 5.2 响应面法和正态边界交汇多目标优化算法70-72
• 5.3 船用齿轮箱声学优化分析模型72-73
• 5.4 船用齿轮箱声学优化及降噪效果73-76
• 5.4.1 齿轮箱声学优化计算73-75
• 5.4.2 船用齿轮箱降噪效果研究75-76
• 5.5 本章小结76-78
• 6 结论与展望78-80
• 6.1 结论78
• 6.2 展望78-80
• 致谢80-82
• 参考文献82-88
• 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申请的软件著作权目录88
• C. 作者在攻读学位期间参与的科研项目目录88
• D. 作者在攻读学位期间获得的奖励88

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本文编号：862371