船用齿轮箱振动分析及结构噪声预估

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,在金属切削机床、航空工业、航海设备、电力系统、农业机械、运输机械、冶金等现代化工业发展中得到了广泛的应用。随着近代工业技术的高度发展,船用齿轮箱正朝着高速高效和强力方向发展,传动系统传递的功率不断增大,齿轮转速不断加快,使得振动和噪声问题更加尖锐突出。尤其作为现代船舶上重要装置的齿轮箱,其振动噪声不仅影响工作人员的工作条件和船舶的隐蔽性,对船舶的工作性能也有很大的影响。因此,研究船用齿轮箱的振动噪声显得尤为必要。论文课题来源于中国船舶重工集团公司第七○三研究所,对某船舶用齿轮箱进行了有限元建模,利用I-DEAS软件对该齿轮箱进行动力响应分析,从而确定其结构噪声。本文的主要研究工作有:①建立齿轮啮合的有限元模型,计算轮齿啮合的刚度激励、误差激励和啮合冲击激励;②基于I-DEAS软件的二次开发,编写命令流文件,在I-DEAS中自动生成载荷曲线;③建立齿轮箱的实体模型,利用I-DEAS软件对齿轮箱进行静力有限元分析,确定其变形和应力大小;④利用I-DEAS软件对齿轮箱进行模态和动力响应分析,确定齿轮箱箱体的固有振型、固有频率、振动位移、速度、加速度;⑤根据齿轮箱箱体的振动位移、速度、加速度,确定齿轮箱的结构噪声。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究船用齿轮箱振动噪声的意义
• 1.2 齿轮系统动态激励的国内外研究现状
• 1.3 齿轮箱振动噪声国内外研究现状
• 1.4 I-DEAS 软件概述
• 1.5 论文的主要内容
• 2 船用齿轮箱动力载荷计算分析
• 2.1 齿轮啮合动载荷计算基本理论
• 2.1.1 齿轮啮合动态激励机理
• 2.1.2 齿轮啮合动力学方程
• 2.2 船用齿轮箱的动载荷计算
• 2.2.1 轮齿三维有限元模型的建立
• 2.2.2 齿轮刚度激励和误差激励的数值模拟
• 2.3 船用齿轮箱的动载荷结果的处理
• 2.3.1 以Visual Basic 为工具开发的接口程序
• 2.3.2 基于I-DEAS 的二次开发
• 2.4 本章小结
• 3 船用齿轮箱有限元静力分析
• 3.1 静力有限元分析方法
• 3.2 船用齿轮箱箱体实体模型的建立
• 3.2.1 I-DEAS 的几何造型
• 3.2.2 船用齿轮箱箱体的实体模型
• 3.3 船用齿轮箱静力载荷计算
• 3.3.1 船用齿轮箱传动轴及齿轮的载荷计算
• 3.3.2 船用齿轮箱传动轴支反力计算
• 3.3.3 船用齿轮箱箱体各轴承孔的受载计算
• 3.3.4 齿轮箱箱体轴承孔载荷的处理
• 3.4 船用齿轮箱箱体有限元静力分析
• 3.4.1 箱体静力有限元分析模型
• 3.4.2 箱体静力有限元分析结果
• 3.5 本章小结
• 4 船用齿轮箱有限元模态分析
• 4.1 有限元模态分析方法
• 4.1.1 模态分析概念
• 4.1.2 模态分析理论
• 4.1.3 I-DEAS 固有特性的计算方法
• 4.2 船用齿轮箱箱体固有特性的计算结果
• 4.2.1 箱体有限元模态分析计算模型
• 4.2.2 箱体有限元模态分析结果
• 4.3 船用齿轮箱有限元模态分析结果
• 4.3.1 船用齿轮箱的实体模型的建立
• 4.3.2 船用齿轮箱有限元模态分析计算模型
• 4.3.3 船用齿轮箱有限元模态分析结果
• 4.4 本章小结
• 5 船用齿轮箱振动响应和结构噪声的有限元分析
• 5.1 动力响应分析方法
• 5.1.1 动力响应分析基本理论
• 5.1.2 I-DEAS 动力响应计算方法
• 5.1.3 I-DEAS 的响应求解过程
• 5.2 齿轮箱的结构噪声分析方法
• 5.3 船用齿轮箱动态响应的有限元分析结果
• 5.3.1 船用齿轮箱响应分析计算模型
• 5.3.2 船用齿轮箱响应分析结果
• 5.4 船用齿轮箱结构噪声分析结果
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书