齒輪傳動裝置是船舶動力系統(tǒng)的關鍵設備,由于通過齒輪交替嚙合傳遞功率從而不可避免會產生嚙合振動,是船舶航行時振動噪聲的主要影響因素之一。而船舶齒輪傳動裝置由于功率大,尺寸大,結構復雜,研制周期長,一旦在完成制造后出現(xiàn)振動、噪聲問題,受到技術、進度等多方面因素制約,往往難以處理,因此對于船舶齒輪傳動裝置來說,與設計同步開展振動噪聲預估顯得尤為重要。開展齒輪箱的振動噪聲預估,最重要的就是計算齒輪嚙合激勵,目前常用的計算方法難以兼顧效率與精度,與工程實際需求依然有一定差距。近年來計算嚙合激勵的FE Preprocessor法發(fā)展較快,能夠兼顧效率與精度,本論文探索將該方法應用于齒輪箱的嚙合激勵計算,進而分析齒輪箱振動與噪聲,并將計算結果與當前常用的切片法進行對比,結合試驗驗證探究其應用齒輪箱振動噪聲預估的可行性。主要內容如下:（1）將FE Preprocessor方法應用于斜齒輪動態(tài)嚙合激勵求解,并與目前常用的切片法進行對比,兩種方法的計算結果相近,但FE Preprocessor法更能反映載荷變化的影響。（2）創(chuàng)建用于振動、噪聲計算的有限元模型,分析固有頻率和模態(tài)振型,針對試驗齒輪箱開展模態(tài)... 

【文章來源】：中國艦船研究院北京市

【文章頁數】：87 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

齒輪切片示意圖

中國艦船研究院碩士學位論文9圖2.2嚙合變形示意圖這樣根據傳遞誤差與兩個變形量相等的關系可以反推該處的接觸力大小，某一嚙合位置處的變形量求解方程為：=[]+(2-3)式中：為嚙合點處的變形量，即無誤差齒輪的傳遞誤差；[]為該點的總體柔度矩陣；為嚙合點處的接觸力；為包含接觸力和非線性赫茲接觸剛度影響的向量方程，此方程可由赫茲接觸理論得到。單個時間步長內嚙合線處的接觸力求解過程見下：(1)首先對齒輪模型進行有限元模型的創(chuàng)建，在嚙合線周圍的節(jié)點單元處施加單位靜載荷，進行第一次靜態(tài)分析，得到了齒輪整體剛度矩陣。隨后，對齒輪模型進行第二次靜態(tài)分析，對整體剛度矩陣進行一次修正，以消除局部有限元對矩陣的非物理貢獻量，同時得到了關于齒輪彎曲、剪切和耦合的剛度信息與柔度信息[]。根據赫茲接觸理論，可以得到局部接觸變形的求解方程：=2(1121+1222)[2(11+12)(1121+1222)1](2-4)式中：為嚙合線長度；1和1分別為兩個齒輪材料的泊松比；1和2為兩個齒輪在接觸點處的法向曲率半徑；1和2分別為兩個齒輪材料的彈性模量。(2)使用軟件計算出嚙合點處的變形量，根據步驟(1)中求得的柔度矩陣[]以及公式2-4可以求解得到接觸力。(3)使用公式對所有參與了嚙合的嚙合點接觸力進行求和就可以得到該時間步長內

中國艦船研究院碩士學位論文11專業(yè)變速箱建模工具TransmissionBuilder配合齒輪、軸長度、內外徑以及軸承所在位置等參數創(chuàng)建齒輪副模型，齒輪的各項參數如表2.1所示，齒輪副模型見圖2.3，圖中上側為主動軸，下側為從動軸。表2.1齒輪參數參數數值主動輪齒數z151從動輪齒數z247模數m(mm)2.5壓力角α(°)20螺旋角β(°)10齒頂高系數ha1頂隙系數cn0.4齒寬B(mm)40主動輪內徑r1(mm)130從動輪內徑r2(mm)130圖2.3齒輪副模型圖在Simcenter3D軟件中創(chuàng)建齒輪箱箱體模型并與圖2.3所示的齒輪副模型裝配在一起，在軸承實際所在位置處根據以往的經驗賦予軸承剛度，軸承剛度數值見下表2.2，裝配完成后的模型見圖2.4。表2.2軸承剛度表dx(m)dy(m)dz(m)Fx(N)1.92e+800Fy(N)01.11e+80Fz(N)005.15e+6

【參考文獻】：
期刊論文
[1]電動舵機剛柔耦合動力學仿真研究[J]. 梁建,王春艷,段麗華,佟彤,朱劍波.  航空兵器. 2019(05)
[2]基于頻響函數綜合的并車齒輪箱振動仿真分析[J]. 戴光昊,劉英倫,蔡慶義.  熱能動力工程. 2019(01)
[3]齒輪箱振動噪聲仿真分析與結構優(yōu)化[J]. 王世棟,蘇欣,劉義虎,葉盛鑒.  熱能動力工程. 2019(01)
[4]基于ABAQUS的風電齒輪箱箱體熱分析[J]. 李樂,王茜,朱禮安,曾盼文.  北京信息科技大學學報(自然科學版). 2018(01)
[5]一種確定斜齒輪傳遞誤差和嚙合剛度的快速有效方法[J]. 常樂浩,賀朝霞,劉嵐,劉清濤.  振動與沖擊. 2017(06)
[6]某輕卡齒輪箱動態(tài)特性仿真與試驗研究[J]. 羅朝陽,馬維金,張紀平,葛玉珉.  機械強度. 2014(05)
[7]一種基于有限元法和彈性接觸理論的齒輪嚙合剛度改進算法[J]. 常樂浩,劉更,鄭雅萍,丁云飛.  航空動力學報. 2014(03)
[8]一種考慮齒輪副連續(xù)嚙合過程的接觸有限元動力學分析方法[J]. 吳勇軍,王建軍.  航空動力學報. 2013(05)
[9]基于FEM和BEM法的大型立式齒輪箱振動噪聲計算及測試分析[J]. 焦映厚,孔霞,蔡云龍,張介祿,周亞政.  振動與沖擊. 2012(04)
[10]基于遺傳算法的汽車變速箱輕量化設計[J]. 褚永康,文桂林,崔中,文登.  合肥工業(yè)大學學報(自然科學版). 2011(10)

博士論文
[1]平行軸齒輪傳動系統(tǒng)動力學通用建模方法與動態(tài)激勵影響規(guī)律研究[D]. 常樂浩.西北工業(yè)大學 2014

碩士論文
[1]水面艦船噪聲預報策略與聲學防護研究[D]. 梁謙.哈爾濱工程大學 2017
[2]基于ANSYS的齒輪減速箱的仿真技術研究[D]. 鄭群川.西安電子科技大學 2011
[3]齒輪箱模態(tài)分析和結構優(yōu)化方法研究[D]. 張學亮.太原理工大學 2010



本文編號：3589432