内激励作用下齿轮箱动态响应与振动噪声分析.pdf

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1、振动与冲击第３０卷第６期ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＩＯＮＡＮＤＳＨＯＣＫＶｏｌ．３０Ｎｏ．６２０１１内激励作用下齿轮箱动态响应与振动噪声分析周建星，刘更，马尚君（西北工业大学机电学院，西安７１００７２）摘要：综合考虑齿轮时变啮合刚度及齿轮误差等内部激励的影响，建立了齿轮箱稳态动响应分析模型。采用模态叠加法进行求解，得到了齿轮箱节点位移动响应时域历程，对激励中各谐波成分对齿轮箱动响应的影响做出了分析。采用声固耦合的方法对齿轮箱噪声辐射进行求解，得到了齿轮箱噪声谱。计算了齿

2、轮箱各板面对声场总声压的贡献度，依据板面贡献度计算结果，提出了模型改进方案，并对各改进方案的降噪效果做出了评估，为齿轮箱的设计提供了理论依据。关键词：齿轮箱；时变啮合刚度；振动；噪声中图分类号：ＴＨ１１３文献标识码：ＡＶｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｎｏｉｓｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇｅａｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍＺＨＯＵＪｉａｎｘｉｎｇ，ＬＩＵＧｅｎｇ，ＭＡＳｈａｎｇｊｕｎ（ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆａｇｅａｒｂｏｘｗａｓｓｔｕ

3、ｄｉｅｄｉｎｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｉｍｅｖａｒｙｉｎｇｍｅｓｈｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｇｅａｒｅｒｒｏｒｓ．Ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｍｏｄｅｌｗａｓｓｅｔｕｐａｎｄｓｏｌｖｅｄｂｙｕｓｉｎｇｍｏｄｅｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｎｔｈｅｔｉｍｅｈｉｓｔｏｒｙｏｆｎｏｄｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｇｅａｒｂｏｘｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｏｆｍｅｓｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｎｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｇｅａｒｂｏｘｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ

4、ａｃｏｕｓｔｉｃｃｏｕｐｌｅｄｎｏｉｓｅｒｅｓｐｏｎｓｅａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｉｎｇｐｌａｎｏｆｔｈｅｇｅａｒｂｏｘｗａｓｐｒｏｐｏｕｎｄｂａｓｅｄｏｎｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｇｅａｒｂｏｘｐａｎｅｌｓｔｏｎｏｉｓｅｒａｄｉａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙｐｒｏｖｉｄｅｓｕｓｅｆｕｌｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｇｕｉｄｅｌｉｎｅｔｏｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｇｅａｒｂｏｘ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｅａｒｂｏｘ；ｔｉｍｅｖａｒｙｉｎｇｍｅｓｈｓｔｉｆｆｎｅｓｓ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎ；ｎｏｉｓｅ齿轮系统具有效率高，结构紧凑

5、，传动比稳定等优稳态动响应及噪声辐射做出了分析，并依据箱体板面点，被广泛应用于各工业领域中。在传动过程中，由于声学贡献度，对其结构进行改进，达到降低辐射噪声的不可避免的齿轮啮合刚度及误差激励作用，使齿轮箱目的。壳体会产生振动，不仅影响系统的稳定性，而且向外空１齿轮箱激励计算间辐射噪声，形成噪声污染。因此，对齿轮箱动态特性及振动噪声的准确预估显得尤为重要。国内外学减速器运转过程中，由于齿轮时变啮合刚度及误［１～７］［１］者对此进行了大量的研究。Ａｂｂｅｓ等采用声固差激励的作用，使齿轮动态啮合力产生波动，从而引起耦合的方法对齿轮箱在时变刚度激励作用下的声辐射系统振动。［２］做

6、出了分析；左言言等从提高齿轮啮合精度和刚度１１齿轮时变啮合刚度出发，就不同形式的齿轮对齿轮箱降噪效果做出了分对齿轮啮合刚度引入有限元接触算法，采用真实［３］析。Ｋａｔｏ等采用ＦＥＭ／ＢＥＭ法对单级齿轮箱的振动齿轮模型，计算得到在啮合线方向上由齿轮轮体，轮齿和噪声辐射进行了分析，并与试验结果作出了对比。弹性变形及赫兹接触变形使主动轮产生的转角θ，其啮由于齿轮箱结构及系统激励的复杂性，这些研究对齿合线上的总变形为μ＝θ·ｒｂ，而在该位置的啮合刚轮箱做出了过多的简化，故不能准确地对齿轮箱振动度为：噪声进行预估。ＴＫ＝（１）本文综合考虑齿轮时变啮合刚度，误差等内部激ｒｂμ励的影

7、响，采用自主研发的动响应计算流程对齿轮箱其中：ｒｂ为主动轮基圆半径；Ｔ为作用转矩。分析模型参数模型如表１所示。收稿日期：２０１０－０３－０４修改稿收到日期：２０１０－０５－１７第一作者周建星男，博士生，１９８２年９月生第６期周建星等：内激励作用下齿轮箱动态响应与振动噪声分析２３５表１分析模型参数共划分节点３８６３４个，单元１４６２３８个，箱体材料为铸Ｔａｂ．１Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｐａｒａｍｅｔｅｒｓ钢，定义弹性模量Ｅ＝２０７ＧＰａ，泊松比υ＝０．３，密３功率模数压力角齿宽转速度ρ＝７８００ｋｇ／ｍ。齿数比－１／ｋＷ／ｍｍ／（°）