發(fā)布時間：2021-08-01 07:27

　　作為艦船動力傳動裝置的主要噪聲源之一,齒輪箱的振動與噪聲對艦船隱蔽性及工作性能具有重大影響。齒輪箱所發(fā)出的噪聲絕大部分是以結(jié)構(gòu)噪聲的形式通過箱體壁面振動向外輻射,故對箱體的聲振特性進行分析,繼而降低其振動與噪聲水平具有重要意義。本文針對某大型復雜齒輪箱箱體展開研究,根據(jù)聲振特性分析結(jié)果,通過在箱體加筋和附加阻尼,達到減振降噪的目的。對大型復雜箱體幾何模型進行簡化,對箱體模態(tài)進行分析,研究了箱體模態(tài)振型的特點;基于模態(tài)疊加理論計算了簡諧激勵下箱體在1～900Hz以內(nèi)關鍵響應點的加速度振動級;建立了聲學分析的速度邊界條件,利用邊界元法求得了齒輪箱體的噪聲輻射特性;對箱體聲學板塊貢獻量進行分析,將對箱體聲功率貢獻較大的位置作為重點優(yōu)化區(qū)域。考慮到箱體多由薄壁結(jié)構(gòu)組成,建立加筋板模型,分析筋的數(shù)量、位置及尺寸對結(jié)構(gòu)聲振特性的影響,發(fā)現(xiàn)加筋對于薄板結(jié)構(gòu)的減振降噪具有較好的效果,其中根據(jù)優(yōu)勢模態(tài)的模態(tài)振型優(yōu)化加強筋位置、增加筋的截面尺寸（高度、寬度）、增大筋的高寬比均能不同程度降低結(jié)構(gòu)振動及噪聲水平。在薄板上附加阻尼,驗證阻尼復合模型的準確性;研究了阻尼材料參數(shù)對結(jié)構(gòu)的影響,并據(jù)此選擇了阻尼材料;... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

大型船用齒輪箱[5]

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-4-添加激勵，以更高的計算效率求得了齒輪箱結(jié)構(gòu)的振動響應。圖1-5所示為箱體表面測點的計算值與測量值比較。圖1-4齒輪箱全有限元模型[15]圖1-5測點的計算值與測量值對比[17]分析齒輪箱輻射噪聲時，常用方法包括邊界元法和有限元法，對于高頻噪聲，通常會用到統(tǒng)計能量法等。其中有限元法將聲場離散化成小聲場單元，通過節(jié)點連接，由節(jié)點上的聲壓換算求得聲場中的聲壓[19]，在解決大型復雜齒輪箱聲學外場輻射問題時，聲場網(wǎng)格劃分數(shù)目會非常巨大，計算成本高，故該方法并不適用，一般在解決內(nèi)聲場問題中多應用有限元法[20]。統(tǒng)計能量法對于高頻段噪聲具有較為明顯的分析優(yōu)勢，已經(jīng)有學者在艦船齒輪箱高頻噪聲分析中應用此法[21,22]，對于復雜艦船齒輪箱，該法在劃分子系統(tǒng)、模態(tài)損耗因子的確定等方面仍比較困難。邊界元法在聲學分析中的應用始于上世紀60年代，Chen[23]較早地通過結(jié)構(gòu)的表面速度對輻射噪聲進行了預測。邊界元法則是根據(jù)空間中場點聲壓與研究對象外表面速度之間的關系，通過結(jié)構(gòu)外表面速度計算求得聲場特性。由于邊界元法只需要在結(jié)構(gòu)表面劃分二維網(wǎng)格，所以其單元數(shù)量少，計算量小，適用于復雜結(jié)構(gòu)。目前在大型艦船齒輪箱的振動噪聲分析，逐漸發(fā)展為有限元和邊界元相結(jié)合的分析方法：以有限元法求解振動響應，將所得結(jié)構(gòu)表面速度作為邊界條件，利用邊界元法求解聲學響應。焦映厚[24]等以立式行星齒輪箱為研究對象，基于有限元法得到了系統(tǒng)不平衡響應，并將其作為聲場激勵，利用邊界元法對噪聲輻射進行分析；測試了該齒輪箱在實際運行工況的條件下的噪聲，發(fā)現(xiàn)計算與實際檢測的聲壓級僅差1%。劉文[14]也利用該方法分析得到齒輪箱在場點的聲壓級曲線，并與實際測量值對比發(fā)現(xiàn)兩者吻合較好，?

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-4-添加激勵，以更高的計算效率求得了齒輪箱結(jié)構(gòu)的振動響應。圖1-5所示為箱體表面測點的計算值與測量值比較。圖1-4齒輪箱全有限元模型[15]圖1-5測點的計算值與測量值對比[17]分析齒輪箱輻射噪聲時，常用方法包括邊界元法和有限元法，對于高頻噪聲，通常會用到統(tǒng)計能量法等。其中有限元法將聲場離散化成小聲場單元，通過節(jié)點連接，由節(jié)點上的聲壓換算求得聲場中的聲壓[19]，在解決大型復雜齒輪箱聲學外場輻射問題時，聲場網(wǎng)格劃分數(shù)目會非常巨大，計算成本高，故該方法并不適用，一般在解決內(nèi)聲場問題中多應用有限元法[20]。統(tǒng)計能量法對于高頻段噪聲具有較為明顯的分析優(yōu)勢，已經(jīng)有學者在艦船齒輪箱高頻噪聲分析中應用此法[21,22]，對于復雜艦船齒輪箱，該法在劃分子系統(tǒng)、模態(tài)損耗因子的確定等方面仍比較困難。邊界元法在聲學分析中的應用始于上世紀60年代，Chen[23]較早地通過結(jié)構(gòu)的表面速度對輻射噪聲進行了預測。邊界元法則是根據(jù)空間中場點聲壓與研究對象外表面速度之間的關系，通過結(jié)構(gòu)外表面速度計算求得聲場特性。由于邊界元法只需要在結(jié)構(gòu)表面劃分二維網(wǎng)格，所以其單元數(shù)量少，計算量小，適用于復雜結(jié)構(gòu)。目前在大型艦船齒輪箱的振動噪聲分析，逐漸發(fā)展為有限元和邊界元相結(jié)合的分析方法：以有限元法求解振動響應，將所得結(jié)構(gòu)表面速度作為邊界條件，利用邊界元法求解聲學響應。焦映厚[24]等以立式行星齒輪箱為研究對象，基于有限元法得到了系統(tǒng)不平衡響應，并將其作為聲場激勵，利用邊界元法對噪聲輻射進行分析；測試了該齒輪箱在實際運行工況的條件下的噪聲，發(fā)現(xiàn)計算與實際檢測的聲壓級僅差1%。劉文[14]也利用該方法分析得到齒輪箱在場點的聲壓級曲線，并與實際測量值對比發(fā)現(xiàn)兩者吻合較好，?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]定軸齒輪箱故障振動特性仿真及實驗研究[J]. 姚文,丁康.  重慶理工大學學報(自然科學). 2020(07)
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[3]船舶加筋板架結(jié)構(gòu)低噪聲優(yōu)化研究[J]. 林長剛,孫建剛,余越,周愛國.  艦船科學技術. 2019(05)
[4]減速器箱體阻尼結(jié)構(gòu)工作變形分析[J]. 張猛,葛仁超,張智博,安文迪.  艦船科學技術. 2018(21)
[5]薄板結(jié)構(gòu)加筋布局優(yōu)化設計方法研究[J]. 王棟,李正浩.  計算力學學報. 2018(02)
[6]面向噪聲品質(zhì)優(yōu)化的減速器箱體結(jié)構(gòu)設計[J]. 方源,章桐,汪浩然,郭榮.  中南大學學報(自然科學版). 2017(09)
[7]復合材料舵與鋼質(zhì)舵振動特性對比試驗研究[J]. 王永歷,李華東,梅志遠.  艦船科學技術. 2017(15)
[8]加筋位置對鋁型材板振動聲輻射特性的影響分析[J]. 張英蓉,沈火明,張鑫,王宇星.  四川理工學院學報(自然科學版). 2016(06)
[9]統(tǒng)計能量法在齒輪箱聲學性能預測中的應用研究[J]. 王鑫,張曉旭,趙松濤.  機械傳動. 2016(04)
[10]結(jié)合模態(tài)聲學貢獻量與板面聲學貢獻量的減速箱降噪技術研究[J]. 王晉鵬,常山,劉更,吳立言,張濤.  振動與沖擊. 2016(04)

博士論文
[1]發(fā)動機結(jié)構(gòu)輻射噪聲數(shù)值仿真及優(yōu)化設計研究[D]. 馮仁華.湖南大學 2014

碩士論文
[1]齒輪箱振動噪聲分析及其優(yōu)化研究[D]. 王曾.哈爾濱工程大學 2018
[2]船用齒輪箱振動特性影響分析與減振技術研究[D]. 程倩.重慶大學 2018
[3]SEM30齒輪箱約束阻尼減振降噪研究[D]. 馬永方.山東大學 2016
[4]行星齒輪減速器箱體減振降噪研究[D]. 張?zhí)炷?哈爾濱工程大學 2015
[5]艦船用減速器殼體結(jié)構(gòu)聲振特性分析[D]. 范永波.哈爾濱工業(yè)大學 2011



本文編號：3315074