基于局部特征优化的齿轮箱振动噪声控制方法研究

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1、基于局部特征优化的齿轮箱振动噪声控制方法研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：史志礼指导教师：邵毅敏教授专业：机械设计及理论学科门类：工学重庆大学机械工程学院二O一五年六月ResearchonGearboxVibrationandNoiseControlMethodBasedonLocalFeatureOptimizationAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByShiZhiliSupervisedbyProf

2、.YiminShaoSpecialty:MechanicalDesignandTheoryCollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaJune,2015中文摘要摘要齿轮箱传动系统具有传动效率高、承载能力强、传动比精确、工作可靠、结构紧凑等优点，是应用最多最广泛的传动装置之一。齿轮箱系统的振动和噪声特性对整个机械系统的工作性能有重要的影响。齿轮箱振动过大将加速设备故障的发生，最终导致其疲劳失效而不能正常工作，严重影响设备使用寿命，甚至造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此，齿轮箱传动系统的振动与噪声控制方法研究

3、对改善齿轮传动装置的工作性能具有重要意义。齿轮箱的振动与噪声特性与其振源、箱体辐射面积、及传递路径直接相关。针对齿轮箱结构设计中会存在局部模态不符合要求，而目前没有一种能够快速的抑制局部模态而又不影响整体结构模态的方法的问题，本文在齿轮箱的振源、辐射面积和传递路径三个方面开展研究，提出了基于模态特征的齿轮箱结构优化方法；并应用其优化了齿轮及箱体局部结构；分析了优化前后齿轮箱的振动与噪声特性，验证了基于模态特征的齿轮箱结构优化方法的有效性；分析了传递路径阻尼隔振及辐射面阻尼减振对齿轮箱辐射噪声的影响。论文开展的主要研究工作包括：①齿轮箱模态频率与齿轮箱啮合频率接近时会引起齿轮箱较大振动噪声。针对

4、这个问题，提出了基于模态特征的局部结构优化方法，采用有限元方法获得了齿轮箱的模态频率和振型，并通过模态实验验证了计算方法的有效性；基于局部结构优化的思想，对齿轮箱的局部结构进行了优化，优化前后的模态分析结果验证了基于模态特征的齿轮箱局部结构优化方法的有效性；②建立了齿轮传动系动力学模型，获得了齿轮箱内部动态激励；建立了齿轮箱瞬态计算模型，获得了优化前后齿轮箱结构的振动响应特征；结果表明，优化后齿轮箱能够有效的抑制齿轮箱的振动水平，进一步验证了基于模态特征的齿轮箱优化方法的有效性；③基于瞬态响应结果，建立了齿轮箱声学计算模型，获得了优化前后齿轮箱的辐射噪声特性；结果表明，优化后齿轮箱能够有效的抑

5、制齿轮箱的辐射噪声，验证了基于模态特征的齿轮箱优化方法对齿轮箱噪声控制的有效性；④建立了具有隔振及减振阻尼材料的齿轮箱瞬态计算模型，获得了优化前后齿轮箱结构的振动响应特征；基于动态响应结果，建立了齿轮箱声学计算模型，分别获得了采用阻尼隔振及阻尼减振的齿轮箱的辐射噪声；关键词：齿轮箱，内部动态激励，局部模态，局部结构优化，减振降噪I英文摘要ABSTRACTDuetotheadvantageofhightransmissionefficient,strongloadcapacity,precisetransmissionratio,operationreliabilityaswellascompa

6、ctstructure,gearboxtransmissionsystemhasbecomeoneofthemostwidelyusedtransmissionsystems.However,sincethevibrationandnoisecharacteristicsofthegearboxsystemhavegreatimpactontheworkingperformanceofthewholemechanicalsystem,greatvibrationwillacceleratethefailureofaswellasshortentheservicelifeofthemachine

7、andmayevencausegreateconomiclossandpersonnelinjuries,theresearchonthecontrolofthevibrationandnoiseofthegearboxtransmissionsystemhassignificantlyimportantvaluetoimprovetheworkingperformanceofthegeartra