环板式针摆行星减速器减振降噪研究

论文摘要

双曲柄环板式针摆行星减速器是一种新型减速器。它是在分析比较渐开线双环、三环减速器和传统摆线针轮行星传动各自优缺点的基础上创新研制的一种新型针摆行星传动。既保留了环板式传动又可省去输出机构。由于输出轴刚性好、转臂轴承由行星轮内移至行星轮外,尺寸不再受限制,从而传递的转矩较现有的摆线针轮减速器更大。双曲柄环板式针摆行星减速器保留了传统摆线针轮行星减速器同时啮合齿数多,总法向力与总圆周力间夹角小,摆线轮与针轮齿均为硬齿面等优点,同时克服了现有以渐开线为齿形的诸种环板式减速器难以避免的缺点。因此,双曲柄环板式针摆行星传动的研制成功,必将提供一种体积小、重量轻、传动比范围大、传动效率高、传动平稳、结构简单、承载能力大等诸多优点的有实用价值的新型摆线针轮行星传动装置。同其他机械设备一样,双曲柄环板式针摆行星减速器也存在振动和噪声问题。机械振动和噪声不仅对机械本身产生危害,影响其力学性能和使用寿命,而且对人体产生较大危害。振动与噪声相结合作用于人体,会造成人生理和心理方面的损害,降低工作效率,带来很大的压抑感和疲劳感,甚至造成损伤神经、听力等不可挽回的后果。因此对双曲柄环板式针摆行星减速器振动和噪声的研究及控制是非常必要的。本文利用有限元分析软件ANSYS对摆线轮、环板、渐开线直齿圆柱齿轮、箱体进行模态分析,求解其固有频率和振型。为减振降噪提供理论依据。本文测试了三齿联动双曲柄四环板针摆行星减速器的振动与噪声。分别对其在不同位置、不同工况下进行振动与噪声测试,运用Artemis分析软件对相关数据进行分析和处理,明确噪声与振动分布规律,转速越高产生的噪声与振动的频率也越高,该减速器有共振现象发生,在转速为500r/min时尤为明显,提出相应的降噪方案,能够达到5～6dB(A)的降噪效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 绪论
• 第一章 噪声与振动的基础知识
• 1.1 声压的产生
• 1.2 声压的辐射与方向性
• 1.3 噪声的物理量度
• 1.3.1 声压、声强和声功率
• 1.3.2 声压级、声强级和声功率级
• 1.3.3 声压级的叠加
• 1.3.4 背景噪声、声压级的“相减”
• 1.4 噪声的频程
• 1.5 噪声的主观评价量
• 1.6 振动的物理量度
• 1.7 振动的评价标准
• 本章小结
• 第二章 机械噪声与振动
• 2.1 机械噪声的形成
• 2.2 振动与噪声的一般关系
• 2.3 渐开线直齿圆柱齿轮噪声
• 2.3.1 齿轮噪声的构成特性
• 2.3.2 齿轮噪声的产生原因和影响因素
• 2.4 摆线轮与针齿对噪声的影响
• 2.4.1 摆线轮与针齿的啮合对噪声的影响
• 2.4.2 摆线轮的齿形误差与齿面粗糙度对噪声的影响
• 2.5 轴承噪声
• 本章小结
• 第三章 减速器噪声与振动测试结果分析
• 3.1 噪声与振动测试内容
• 3.1.1 测试仪器
• 3.1.2 测试布点图
• 3.1.3 测试工况
• 3.2 噪声测试频谱分析
• 3.3 振动测试频谱分析
• 3.3.1 ACC1 与ACC2 振动测试频谱分析
• 3.3.2 ACC3 和ACC9 振动测试频谱分析
• 3.3.3 ACC6 和ACC10 振动测试频谱分析
• 本章小结
• 第四章 减速器主要部件的固有频率计算
• 4.1 计算时用到的软件简介
• 4.1.1 Pro/ENGINEER 简介
• 4.1.2 ANSYS 简介
• 4.2 将PRO/ENGINEER 模型导入ANSYS 的方法
• 4.3 模态分析简介
• 4.3.1 模态分析理论
• 4.3.2 ANSYS 模态分析
• 4.4 减速器主要部件的固有频率计算
• 4.4.1 箱体固有频率计算
• 4.4.2 摆线轮固有频率计算
• 4.4.3 渐开线直齿圆柱齿轮固有频率计算
• 4.4.4 环板固有频率计算
• 本章小结
• 第五章 减速器产生噪声与振动的原因
• 5.1 减速器产生噪声与振动频率计算
• 5.1.1 渐开线直齿圆柱齿轮噪声与振动频率计算
• 5.1.2 摆线轮与环板噪声与振动频率计算
• 5.2 噪声计算频率与测试频率对比分析
• 5.3 振动计算频率与测试频率对比分析
• 5.3.1 ACC1 和ACC2 分析
• 5.3.2 ACC3 和ACC9 分析
• 5.3.3 ACC6 和ACC10 分析
• 5.4 测试固有频率与计算固有频率对比分析
• 本章小结
• 第六章 减振降噪措施研究
• 6.1 机械减振降噪原理
• 6.1.1 噪声控制的一般方法
• 6.1.2 机械噪声控制的基本原则
• 6.2 减振降噪措施
• 6.2.1 降低声源噪声方面的措施
• 6.2.2 噪声传播途径控制的措施
• 6.3 改造方案
• 6.3.1 渐开线齿轮改造方案
• 6.3.2 箱体改造方案
• 6.4 改造方案选取
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢