本文關(guān)鍵詞： 齒形鏈 動態(tài)激勵 有限元 振動響應(yīng) 邊界元 聲輻射 噪聲源識別　出處：《吉林大學(xué)》2013年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：齒形鏈傳動是機械傳動領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的動力和運動傳遞裝置，具有效率高、噪聲小、可靠性高、運動精度高等特點，主要應(yīng)用于高速、重載、低噪聲和大中心距的傳動工況下。但在齒形鏈傳動過程中，鏈條圍嚙鏈輪時形成的多邊形效應(yīng)激勵以及鏈節(jié)以一定相對速度嚙入鏈輪產(chǎn)生的嚙合沖擊激勵，是齒形鏈傳動系統(tǒng)產(chǎn)生振動和噪聲的根本原因，并隨著齒形鏈傳動向著高速、重載和變速變載的方向發(fā)展，以及對傳動系統(tǒng)傳遞功率的不斷增加，使得齒形鏈傳動系統(tǒng)的振動和噪聲問題變得尤為突出。這種振動和噪聲問題客觀上反映了傳動系統(tǒng)的工作狀態(tài)，也影響了其工作的可靠性和穩(wěn)定性，在一定程度上限制了齒形鏈的推廣和應(yīng)用。因此，研究齒形鏈傳動系統(tǒng)的振動和噪聲對于提高齒形鏈傳動裝置的承載能力、減小振動和噪聲、提高各種性能指標都具有十分重要的工程應(yīng)用意義和理論研究價值。 本文對某輕型8×8輪式全地形車齒形鏈傳動系統(tǒng)的振動和噪聲進行了研究，分析齒形鏈與鏈輪嚙合過程中產(chǎn)生振動和噪聲的嚙合沖擊激勵和多邊形效應(yīng)激勵，建立齒形鏈傳動系統(tǒng)的聲學(xué)沖擊模型，定量預(yù)估齒形鏈傳動系統(tǒng)的沖擊噪聲；并進行齒形鏈傳動系統(tǒng)的多體動力學(xué)動態(tài)激勵仿真、有限元模態(tài)分析、實驗?zāi)B(tài)分析、振動響應(yīng)分析、聲學(xué)邊界元噪聲輻射分析以及聲強測試和噪聲源識別等方面的研究。本文主要研究內(nèi)容如下： (1)分析引起齒形鏈傳動系統(tǒng)振動和噪聲的最主要兩個動態(tài)激勵：嚙合沖擊激勵和多邊形效應(yīng)激勵。計算在齒形鏈傳動過程中鏈節(jié)與鏈輪嚙合瞬間，鏈板以一定的相對速度與鏈輪嚙合產(chǎn)生的沖擊速度，并從齒形鏈傳動特有的多邊形效應(yīng)出發(fā)，分析齒形鏈線速度、從動鏈輪角速度和附加動載荷的變化規(guī)律，從而從運動學(xué)角度得出齒形鏈傳動運行不平穩(wěn)，產(chǎn)生振動和噪聲的原因。 (2)在分析標準齒形鏈和鏈輪的相關(guān)標準規(guī)范的基礎(chǔ)上，從兩圓柱沖擊理論和聲學(xué)理論的角度來進行齒形鏈傳動系統(tǒng)的振動和噪聲研究，建立齒形鏈傳動系統(tǒng)的聲學(xué)沖擊模型，分析鏈節(jié)和鏈輪嚙合時彈性變形產(chǎn)生的沖擊力、沖擊加速度、沖擊作用時間和沖擊速度的大小，，推導(dǎo)出柱坐標下以速度勢為參量小振幅聲波傳播的波動方程，給出鏈節(jié)和鏈輪沖擊所產(chǎn)生的聲壓和聲功率的計算表達式，并且進行齒形鏈傳動系統(tǒng)沖擊噪聲實例計算。 (3)基于多體動力學(xué)理論以及接觸分析理論，建立齒形鏈傳動系統(tǒng)的多剛體動力學(xué)理論模型，并在分析齒形鏈和鏈輪結(jié)構(gòu)形式以及齒形鏈傳動系統(tǒng)裝配體結(jié)構(gòu)特征基礎(chǔ)上，建立齒形鏈傳動系統(tǒng)的虛擬樣機模型。通過仿真分析在嚙合沖擊激勵和多邊形效應(yīng)激勵影響下，齒形鏈和鏈輪的嚙合接觸力、鏈輪扭轉(zhuǎn)振動以及齒形鏈的橫向振動與縱向振動的特性，得到鏈輪與齒形鏈的嚙合接觸力仿真數(shù)據(jù)，為齒形鏈傳動系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)分析提供準確可靠的激勵載荷。 (4)從結(jié)構(gòu)動力學(xué)和模態(tài)分析理論出發(fā)，建立齒形鏈傳動系統(tǒng)裝配體的有限元模型，進行齒形鏈傳動系統(tǒng)自由狀態(tài)的模態(tài)分析和有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析，分析整個齒形鏈傳動系統(tǒng)的固有特性，考察預(yù)應(yīng)力對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布、強度、剛度以及固有頻率和固有振型特性的影響。并采用敲擊法進行實驗?zāi)B(tài)測試分析，識別出齒形鏈傳動系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，驗證有限元模型和模態(tài)分析計算的正確性，能否反映系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的固有特性。 (5)在分析振動響應(yīng)分析理論及其求解方法基礎(chǔ)上，將齒形鏈傳動系統(tǒng)嚙合動態(tài)激勵仿真得到的時域嚙合接觸力通過FFT快速傅利葉變換，轉(zhuǎn)化為頻域載荷，使其作為激勵邊界載荷進行預(yù)應(yīng)力有限元振動響應(yīng)特性分析。然后將振動響應(yīng)分析得到的結(jié)構(gòu)體網(wǎng)格上的位移響應(yīng)節(jié)點振動信息，通過四節(jié)點插值法將其轉(zhuǎn)移到聲學(xué)面網(wǎng)格上，并將轉(zhuǎn)換后的振動位移定義為邊界條件進行聲學(xué)間接邊界元數(shù)值計算，得到其外聲場場點處聲學(xué)量，進而進行聲場的聲學(xué)特性分析。 (6)利用聲強測量技術(shù)對齒形鏈傳動系統(tǒng)進行聲強測量和噪聲源識別。通過對聲強數(shù)據(jù)的處理與分析得出聲功率頻譜和等聲強線分布圖，分析和識別出齒形鏈傳動系統(tǒng)的主要噪聲源，確定其噪聲源的位置、主要噪聲頻率成分，為下一步修改齒形鏈傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，模型改進和降噪提供依據(jù)。
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【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH132.4;TB53

【引證文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 王文成;雙節(jié)距變節(jié)距齒形輸送鏈的嚙合機理與試驗研究[D];吉林大學(xué);2014年

本文編號：1512917