齒輪系統(tǒng)傳動(dòng)誤差耦合分析與振動(dòng)噪聲優(yōu)化研究.pdf

1、齒輪傳動(dòng)具有承載能力大、壽命長、可靠性高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于船舶海洋、交通運(yùn)輸、冶金建材、工程機(jī)械等領(lǐng)域。作為裝備制造業(yè)中極其重要的關(guān)鍵基礎(chǔ)部件，齒輪傳動(dòng)是機(jī)械系統(tǒng)裝備中應(yīng)用最為廣泛的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞形式，在很大程度上決定著裝備系統(tǒng)的性能，具有重要的戰(zhàn)略地位。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，齒輪傳動(dòng)正朝著大功率、高轉(zhuǎn)速、高精度、輕量化等方向發(fā)展，由于激勵(lì)源多、激振頻率高、嚙合沖擊大，振動(dòng)噪聲問題日漸突出，齒輪系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性將直接影響到機(jī)械裝

2、備的整體性能與運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性，成為制約機(jī)械系統(tǒng)向精密化、低噪聲發(fā)展的重要因素。因此，進(jìn)行齒輪系統(tǒng)傳動(dòng)誤差耦合分析與振動(dòng)噪聲優(yōu)化研究，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　論文以船用齒輪箱為研究對象，圍繞齒輪系統(tǒng)動(dòng)態(tài)激勵(lì)機(jī)理、振動(dòng)噪聲特征、動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化等問題，開展齒輪系統(tǒng)傳動(dòng)誤差分析、基于聲振耦合的振動(dòng)噪聲預(yù)估、傳動(dòng)系統(tǒng)多變量混合離散振動(dòng)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)多頻多點(diǎn)噪聲優(yōu)化研究，為解決齒輪系統(tǒng)減振降噪問題提供一種新思路。論文主要研究工作如下

3、：
　?、倩诳臻g嚙合理論，推導(dǎo)修形斜齒輪副的齒面未修形區(qū)、齒頂修緣區(qū)、齒根修緣區(qū)和齒根過渡圓弧區(qū)的齒廓曲面方程；開發(fā)可自動(dòng)生成含齒頂修緣、齒根修緣、齒端修薄及齒向修鼓的斜齒輪副精確齒面參數(shù)化建模程序；基于已有試驗(yàn)參數(shù)，計(jì)算齒輪副的動(dòng)態(tài)嚙合性能，與試驗(yàn)結(jié)果對比驗(yàn)證了模型的合理性。
　　②綜合考慮輪齒修形（齒廓修形與齒向修形）、齒輪加工及安裝誤差等，提出了計(jì)入誤差、修形等多因素耦合的齒輪副有限元建模方法，研究諸因素對齒輪傳動(dòng)系

4、統(tǒng)靜態(tài)傳動(dòng)誤差的綜合影響；基于集中質(zhì)量法建立傳動(dòng)系統(tǒng)彎-扭-軸耦合動(dòng)力學(xué)模型，計(jì)算齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)傳動(dòng)誤差，為齒輪系統(tǒng)振動(dòng)噪聲分析提供誤差激勵(lì)載荷。
　　③結(jié)合動(dòng)態(tài)傳動(dòng)誤差計(jì)算結(jié)果和齒輪系統(tǒng)模態(tài)測試數(shù)據(jù)，建立含齒輪副、傳動(dòng)軸、軸承和箱體等在內(nèi)的齒輪系統(tǒng)耦合振動(dòng)分析模型，研究齒輪系統(tǒng)模態(tài)特征、振動(dòng)烈度及結(jié)構(gòu)噪聲等振動(dòng)特征，與船用齒輪箱綜合性能試驗(yàn)臺上實(shí)測的振動(dòng)噪聲試驗(yàn)結(jié)果對比，驗(yàn)證了齒輪系統(tǒng)耦合振動(dòng)分析方法的合理性。
　?、?/p>

5、在齒輪系統(tǒng)振動(dòng)分析基礎(chǔ)上，研究齒輪系統(tǒng)聲振耦合輻射噪聲特性?；趧?cè)狁詈舷到y(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算軸承動(dòng)態(tài)支反力，以其為聲振耦合分析的邊界條件，建立包含結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、聲學(xué)網(wǎng)格、場點(diǎn)網(wǎng)格的齒輪箱輻射噪聲預(yù)估模型，計(jì)算齒輪箱表面聲壓及場點(diǎn)聲壓，與實(shí)測結(jié)果對比，兩者吻合良好，為結(jié)構(gòu)輻射噪聲準(zhǔn)確預(yù)估提供一種可借鑒的方法。
　?、萁X輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化模型，編寫多變量混合離散優(yōu)化程序，基于分枝定界算法求解傳動(dòng)系統(tǒng)中齒數(shù)、模數(shù)、螺旋角、變位系數(shù)、