【摘要】：齒輪箱傳動系統(tǒng)在各種工業(yè)設(shè)備中均有廣泛應(yīng)用,其振動噪聲問題是個(gè)由來已久的議題。隨著現(xiàn)代工業(yè)不斷向著高速、輕質(zhì)、低能耗和高性能的方向發(fā)展,齒輪箱系統(tǒng)的傳遞功率不斷增大,轉(zhuǎn)速不斷加快,而結(jié)構(gòu)日趨輕薄,使其面臨著越來越多的高頻振動噪聲問題。由于振動噪聲不僅影響工作人員的工作條件,還將造成機(jī)械設(shè)備動態(tài)性能的惡化,研究適用于齒輪箱系統(tǒng)的高頻動力學(xué)問題的分析方法具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。本文基于振動能量傳遞觀點(diǎn)和振動功率流理論,研究了齒輪箱系統(tǒng)中由齒輪嚙合激勵(lì)導(dǎo)致的振動功率流的計(jì)算方法,并應(yīng)用統(tǒng)計(jì)能量分析原理對齒輪箱系統(tǒng)振動能量的傳遞特性及影響因素進(jìn)行了分析。 本文首先通過分析齒輪箱系統(tǒng)振動噪聲產(chǎn)生的機(jī)理及其傳遞路徑,建立了軸系傳動系統(tǒng)中的典型組合結(jié)構(gòu)——板～軸承～齒輪軸～軸承～板耦合系統(tǒng)的動力學(xué)模型,研究了系統(tǒng)的動力傳遞及變形協(xié)調(diào)關(guān)系,并討論了能量傳遞路徑上的重要環(huán)節(jié)軸承的剛度矩陣的理論推導(dǎo)和數(shù)值計(jì)算。 其次,以板～軸承～齒輪軸～軸承～板耦合系統(tǒng)為研究對象,應(yīng)用導(dǎo)納分析方法,推導(dǎo)了傳動軸(梁)和箱板在齒輪嚙合激勵(lì)下發(fā)生彎曲振動時(shí)的動力傳遞方程,以及激勵(lì)力對系統(tǒng)的輸入功率流和通過滾動軸承傳遞到箱板的振動功率流的導(dǎo)納矩陣表達(dá)式。結(jié)合實(shí)際算例,將箱板近似簡化為四邊簡支矩形薄板,計(jì)算了系統(tǒng)的傳遞功率流頻譜。 以上述工作為基礎(chǔ),考慮到齒輪箱系統(tǒng)高頻振動的模態(tài)密集性,從統(tǒng)計(jì)能量分析角度對系統(tǒng)的振動能量傳遞特性作了進(jìn)一步的深入研究。由于實(shí)際工程中有限軸模態(tài)的稀疏性和孤立性,將箱板與有限軸的耦合等效為與單個(gè)彈簧振子耦合,推導(dǎo)了它們之間耦合損耗因子的計(jì)算公式；并將統(tǒng)計(jì)能量分析的結(jié)果與其相應(yīng)的功率流模態(tài)解進(jìn)行了比較,顯示兩者有較好的吻合。最后應(yīng)用上述分析方法,對齒輪箱系統(tǒng)振動能量的傳遞特性及影響因素進(jìn)行了分析,揭示了軸承的剛度、齒輪的安裝位置等因素對系統(tǒng)振動能量傳遞的影響規(guī)律。
【圖文】：

2.2齒輪箱系統(tǒng)振動噪聲產(chǎn)生的機(jī)理及傳遞路徑2.2.1振動噪聲產(chǎn)生的機(jī)理如圖2一1所示齒輪箱系統(tǒng)一般由齒輪、軸、軸承和箱體等組成。在齒輪箱系統(tǒng)傳動中，當(dāng)齒輪發(fā)生嚙合時(shí)，，其輪齒嚙合的重合度數(shù)一般不為整數(shù)，在嚙合的過程中會出現(xiàn)單齒嚙合和雙齒嚙合。單齒嚙合時(shí)輪齒變形較大，其對應(yīng)的齒輪嚙合剛度較小;雙齒嚙合時(shí)輪齒變形較小，其對應(yīng)的齒輪嚙合剛度較大。這樣在齒輪副連續(xù)嚙合過程中，隨著單齒嚙合和雙齒嚙合的交替進(jìn)行，齒輪嚙合剛度和嚙合力就會發(fā)生周期性變化，從而導(dǎo)致周期性的剛度激勵(lì)。此外，當(dāng)單齒嚙合和雙齒嚙合交替時(shí)，原來相互嚙合的輪齒承受的載荷就會相對減少，它們就會立即向著載荷反方向恢復(fù)變形，從而給齒輪輪體一個(gè)切向加速度。再加上原來嚙合輪齒在受載下的彎曲變形及齒輪本身的制造和安裝誤差

2.2.2振動噪聲傳遞路徑在齒輪嚙合位置由于剛度激振、誤差激勵(lì)和脈動沖擊，使齒輪在回轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生振動。正如圖2一1所示，齒輪的振動又會引起軸的振動，并通過軸承將振動傳遞給齒輪箱，引起箱體的振動，從而產(chǎn)生噪聲，而在傳遞過程中齒輪、軸和軸承本身的振動也都會產(chǎn)生噪聲。此外，在齒輪嚙合部位產(chǎn)生的沖擊振動會壓迫周圍空氣，發(fā)射出空氣噪聲，這種噪聲也經(jīng)齒輪箱體擴(kuò)散傳播到周圍環(huán)境中，產(chǎn)生聲輻射現(xiàn)象。歸納起來齒輪箱振動噪聲主要有兩條傳播路徑:固體聲(也稱作結(jié)構(gòu)噪聲)傳播路徑和空氣聲傳播路徑，圖2一2為其傳播路徑示意圖。空空氣噪聲 聲 輪輪齒嚙合 合 齒齒輪輪體‘‘‘車由由由軸承承—固體噪聲-一一一一空氣噪聲圖2一2齒輪箱系統(tǒng)振動噪聲傳播途徑 2.3板~軸承一齒輪軸一軸承一板禍合系統(tǒng)的動力學(xué)模型一般在齒輪箱系統(tǒng)中，齒輪、軸和軸承的表面積遠(yuǎn)小于齒輪箱體
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TH132.41

【引證文獻(xiàn)】

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1 趙蓓蕾;吳立言;周建星;常樂浩;;齒輪箱振動噪聲預(yù)測的統(tǒng)計(jì)能量分析方法研究[J];機(jī)械傳動;2013年02期

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1 焦自權(quán);大型導(dǎo)管架平臺聲振預(yù)報(bào)研究[D];大連理工大學(xué);2013年

本文編號：2573319