齒輪系統(tǒng)傳動誤差耦合分析與振動噪聲優(yōu)化研究.pdf

1、齒輪傳動具有承載能力大、壽命長、可靠性高、運轉平穩(wěn)等特點，廣泛應用于船舶海洋、交通運輸、冶金建材、工程機械等領域。作為裝備制造業(yè)中極其重要的關鍵基礎部件，齒輪傳動是機械系統(tǒng)裝備中應用最為廣泛的動力和運動傳遞形式，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。隨著科學技術的進步，齒輪傳動正朝著大功率、高轉速、高精度、輕量化等方向發(fā)展，由于激勵源多、激振頻率高、嚙合沖擊大，振動噪聲問題日漸突出，齒輪系統(tǒng)的動力學特性將直接影響到機械裝

2、備的整體性能與運轉可靠性，成為制約機械系統(tǒng)向精密化、低噪聲發(fā)展的重要因素。因此，進行齒輪系統(tǒng)傳動誤差耦合分析與振動噪聲優(yōu)化研究，具有重要的理論意義和工程應用價值。
　　論文以船用齒輪箱為研究對象，圍繞齒輪系統(tǒng)動態(tài)激勵機理、振動噪聲特征、動態(tài)性能優(yōu)化等問題，開展齒輪系統(tǒng)傳動誤差分析、基于聲振耦合的振動噪聲預估、傳動系統(tǒng)多變量混合離散振動優(yōu)化、結構系統(tǒng)多頻多點噪聲優(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、：
　　①基于空間嚙合理論，推導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；基于已有試驗參數(shù)，計算齒輪副的動態(tài)嚙合性能，與試驗結果對比驗證了模型的合理性。
　?、诰C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系

4、統(tǒng)靜態(tài)傳動誤差的綜合影響；基于集中質量法建立傳動系統(tǒng)彎-扭-軸耦合動力學模型，計算齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)傳動誤差，為齒輪系統(tǒng)振動噪聲分析提供誤差激勵載荷。
　?、劢Y合動態(tài)傳動誤差計算結果和齒輪系統(tǒng)模態(tài)測試數(shù)據(jù)，建立含齒輪副、傳動軸、軸承和箱體等在內(nèi)的齒輪系統(tǒng)耦合振動分析模型，研究齒輪系統(tǒng)模態(tài)特征、振動烈度及結構噪聲等振動特征，與船用齒輪箱綜合性能試驗臺上實測的振動噪聲試驗結果對比，驗證了齒輪系統(tǒng)耦合振動分析方法的合理性。
　?、?/p>

5、在齒輪系統(tǒng)振動分析基礎上，研究齒輪系統(tǒng)聲振耦合輻射噪聲特性?；趧側狁詈舷到y(tǒng)動力學模型計算軸承動態(tài)支反力，以其為聲振耦合分析的邊界條件，建立包含結構網(wǎng)格、聲學網(wǎng)格、場點網(wǎng)格的齒輪箱輻射噪聲預估模型，計算齒輪箱表面聲壓及場點聲壓，與實測結果對比，兩者吻合良好，為結構輻射噪聲準確預估提供一種可借鑒的方法。
　　⑤建立齒輪傳動系統(tǒng)的動態(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系統(tǒng)中齒數(shù)、模數(shù)、螺旋角、變位系數(shù)、