本文關鍵詞：船用齒輪箱結構—聲耦合分析及減振降噪效果研究

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【摘要】：齒輪箱作為大型機械裝備的重要功能部件,其性能的優(yōu)劣直接影響機械裝備的效率和可靠性,高速重載齒輪傳動帶來的振動噪聲更是直接制約著高性能國防裝備的發(fā)展。因此,開展齒輪傳動系統(tǒng)的減振降噪方法研究,已成為當前齒輪箱制造業(yè)極其重要的工作任務之一。論文來源于國家自然科學基金項目,以正車工況下的船用齒輪箱為研究對象,圍繞齒輪箱的減振降噪問題,開展齒輪箱結合部參數(shù)識別、齒輪副內(nèi)部激勵模擬、齒輪副傳動誤差優(yōu)化、結構-聲耦合噪聲預估及多頻多點聲學優(yōu)化方法研究。論文的主要研究工作如下:①在LMS Motion模塊中,基于ISO算法計算得出齒輪副的時變嚙合剛度,基于解析式計算嚙合阻尼;采用集中參數(shù)法,建立齒輪傳動系統(tǒng)運動微分方程,推導系統(tǒng)的動剛度矩陣,結合模態(tài)試驗所得的頻響函數(shù)矩陣,在Matlab中采用最小二乘法求解得出軸承支撐剛度和支撐阻尼;以識別所得結合部參數(shù)建立齒輪箱模態(tài)分析模型,仿真計算結果與試驗結果吻合良好,驗證了識別方法的準確性。②在Romax中,建立齒輪箱軸系的靜力分析模型,計算各級齒輪副的單齒嚙合剛度及傳動誤差,合成內(nèi)部激勵;借助Ansys軟件,采用模態(tài)疊加法計算齒輪系統(tǒng)的動態(tài)響應。通過基于Romax遺傳算法的傳動誤差優(yōu)化,減小了內(nèi)部動態(tài)激勵,有效降低了齒輪箱的振動響應。③在LMS Motion模塊中,建立齒輪系統(tǒng)剛柔耦合動力學模型,求解軸承支反力,以此為結構-聲耦合的邊界條件,在Acoustic模塊中建立包含結構網(wǎng)格、聲學網(wǎng)格和場點網(wǎng)格的聲振耦合邊界元模型,求得齒輪箱表面和場點聲壓,與實測結果對比表明齒輪箱結構-聲耦合分析方法的合理性。④在LMS Optimization模塊中,以齒輪箱箱體壁厚為設計變量,箱體質量為約束條件,多場點多頻段聲壓最小為目標函數(shù),構建了聲學優(yōu)化模型,采用正態(tài)邊界交匯多目標優(yōu)化算法求解優(yōu)化模型,得到一組最佳設計變量;將優(yōu)化參數(shù)圓整后進行齒輪箱結構-聲耦合重分析,與優(yōu)化前對比得出,降噪效果良好。
【關鍵詞】：船用齒輪箱 參數(shù)識別 傳動誤差優(yōu)化 噪聲預估 聲學優(yōu)化
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U661.44;U664.3
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 課題的研究意義8
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-12
• 1.2.1 齒輪系統(tǒng)結合部參數(shù)識別研究8-10
• 1.2.2 齒輪系統(tǒng)輻射噪聲研究10-11
• 1.2.3 齒輪系統(tǒng)減振降噪效果研究11-12
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容12-14
• 2 船用齒輪箱結合部參數(shù)識別研究14-28
• 2.1 引言14
• 2.2 試驗模態(tài)分析方法理論14-16
• 2.3 船用齒輪箱結合部參數(shù)識別與求解16-23
• 2.3.1 齒輪副時變嚙合剛度和嚙合阻尼識別16-18
• 2.3.2 齒輪系統(tǒng)軸承支撐剛度和阻尼識別18-23
• 2.4 船用齒輪箱模態(tài)分析及試驗驗證23-27
• 2.5 本章小結27-28
• 3 船用齒輪箱振動特性分析及減振效果研究28-54
• 3.1 引言28
• 3.2 船用齒輪箱內(nèi)部載荷激勵探究28-33
• 3.2.1 齒輪副時變嚙合剛度及傳動誤差分析29-33
• 3.2.2 齒輪副內(nèi)部激勵合成33
• 3.3 船用齒輪箱動態(tài)響應分析33-41
• 3.4 船用齒輪箱減振效果研究41-50
• 3.4.1 齒輪副傳動誤差優(yōu)化分析41-45
• 3.4.2 齒輪系統(tǒng)降噪效果研究45-50
• 3.5 船用齒輪箱振動測試與分析50-52
• 3.6 本章小結52-54
• 4 船用齒輪箱結構—聲耦合噪聲預估54-70
• 4.1 引言54
• 4.2 耦合聲學邊界元54-57
• 4.2.1 聲場邊界條件54-55
• 4.2.2 耦合聲學邊界元法理論基礎55-57
• 4.3 船用齒輪箱剛柔耦合動力學分析57-61
• 4.4 船用齒輪箱輻射噪聲預估61-66
• 4.4.1 箱體表面聲壓預估62-63
• 4.4.2 外聲場輻射噪聲計算63-66
• 4.5 船用齒輪箱輻射噪聲測試66-68
• 4.6 本章小結68-70
• 5 船用齒輪箱聲學優(yōu)化及降噪效果研究70-78
• 5.1 引言70
• 5.2 響應面法和正態(tài)邊界交匯多目標優(yōu)化算法70-72
• 5.3 船用齒輪箱聲學優(yōu)化分析模型72-73
• 5.4 船用齒輪箱聲學優(yōu)化及降噪效果73-76
• 5.4.1 齒輪箱聲學優(yōu)化計算73-75
• 5.4.2 船用齒輪箱降噪效果研究75-76
• 5.5 本章小結76-78
• 6 結論與展望78-80
• 6.1 結論78
• 6.2 展望78-80
• 致謝80-82
• 參考文獻82-88
• 附錄88
• A. 作者在攻讀學位期間發(fā)表的論文目錄88
• B. 作者在攻讀學位期間申請的軟件著作權目錄88
• C. 作者在攻讀學位期間參與的科研項目目錄88
• D. 作者在攻讀學位期間獲得的獎勵88

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