某船用齿轮箱力学性能及辐射噪声仿真分析

论文摘要

齿轮箱作为机械设备中一种必不可少的传递运动和动力的通用零部件,广泛应用于机械、电子、纺织、冶金、采矿、汽车、航空、航天及船舶等领域。随着船舶高速化、大型化与重载化的发展,对船用齿轮系统的承载能力与传动平稳性提出了更高的要求。因此,深入了解船用齿轮传动系统的动力性能,对于提高船舶航行安全性和稳定性有着重要的意义。本文以某型船用齿轮箱为研究对象,着重研究了以下几个方面的内容:1、通过对人字型齿轮传动系统的振动情况分析,研究了其振动和噪声产生机理和传播路径。利用集总参数法,建立了齿轮传动系统多自由度振动模型;2、在Pro/E软件环境下建立了某型船用齿轮箱的传动系统（低速齿轮轴、高速齿轮轴）和结构系统（上、下齿轮箱体）的三维模型,并按照实际情况对其进行标准装配;3、利用上面建立的齿轮箱系统的三维实体模型,建立其有限元模型。并在考虑轴承支撑刚度的作用下,分别对箱体和整个齿轮传动系统进行了固有特性分析,识别了各阶模态的振动方式;4、对整个齿轮箱系统进行谐响应分析,利用所得结果在SYSNOISE软件下对齿轮箱体进行表面辐射噪声计算。并对三种结构设计改进方案的齿轮箱体表面辐射噪声进行对比分析和评价;5、利用ANSYS软件的非线性动力学模块LS-DYNA,对低速齿轮和高速齿轮进行静态接触分析和动态接触分析,评价了其接触动力学性能;6、运用Admas运动学软件对齿轮副的运动情况进行分析,对其进行运动学和动力学仿真分析,得到了一些有益的结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究意义
• 1.2 齿轮箱振动噪声研究的发展及现状
• 1.2.1 国外研究的发展概况
• 1.2.2 国内研究的发展现状
• 1.3 齿轮副啮合冲击-接触研究现状
• 1.4 论文主要研究内容
• 第2章 齿轮系统多自由度振动分析理论建模
• 2.1 引言
• 2.2 齿轮系统动态啮合激励的类型
• 2.2.1 齿轮副的内部激励
• 2.2.2 齿轮系统的外部激励
• 2.3 齿轮系统啮合刚度的研究
• 2.4 齿轮系统振动噪声产生机理
• 2.4.1 齿轮系统振动产生机理
• 2.4.2 齿轮噪声研究
• 2.5 齿轮传动系统振动集总参数分析模型
• 2.6 齿轮传动系统振动集总参数模型分析
• 2.7 振动分析模型求解
• 2.8 本章小结
• 第3章 船用齿轮箱固有特性的有限元分析
• 3.1 引言
• 3.2 船用齿轮箱系统仿真模型的建立
• 3.3 船用齿轮箱系统固有特性分析
• 3.3.1 船用齿轮箱体固有特性分析
• 3.3.2 船用齿轮传动系统固有特性分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 船用齿轮箱箱体辐射噪声仿真分析
• 4.1 引言
• 4.1.1 频率响应分析概述
• 4.1.2 Sysnoise软件的边界元法简介
• 4.2 船用齿轮系统谐响应分析
• 4.3 船用齿轮箱机体辐射噪声分析
• 4.4 船用齿轮箱箱体结构的优化设计
• 4.4.1 上箱体加厚方案
• 4.4.2 加强筋设计方案
• 4.4.3 上箱体加厚与加强筋改进相结合的方案
• 4.4.4 三种优化设计方案的比较
• 4.5 本章小结
• 第5章 齿轮副接触分析
• 5.1 齿轮副静态接触分析
• 5.1.1 接触分析的有限元理论
• 5.1.2 齿面接触重合度计算
• 5.1.3 齿轮副静态接触分析
• 5.2 齿轮副动态接触分析
• 5.2.1 罚函数法简介
• 5.2.2 齿轮副动态冲击-接触分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 基于ADAMS的齿轮系统虚拟样机动力学仿真
• 6.1 ADAMS虚拟样机动力学软件介绍
• 6.2 某船用齿轮传动系统虚拟样机仿真分析
• 6.2.1 虚拟样机约束和载荷条件的施加
• 6.2.2 碰撞参数选取
• 6.2.3 齿轮副运动仿真结果
• 6.2.4 齿轮副运动仿真结果分析
• 6.3 本章小结
• 第7章 工作的总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢