船用齿轮箱结构—声耦合分析及减振降噪效果研究

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1、船用齿轮箱结构-声耦合分析及减振降噪效果研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：宋建军指导教师：林腾蛟教授专业：机械设计及理论学科门类：工学重庆大学机械工程学院二O一五年五月Structure-AcousticCouplingAnalysisandVibrationandNoiseReductionEffectResearchofMarineGearboxAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngin

2、eeringBySongJianjunSupervisedbyProf.LinTengjiaoSpecialty:MechanicalDesignandTheoryCollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015中文摘要摘要齿轮箱作为大型机械装备的重要功能部件，其性能的优劣直接影响机械装备的效率和可靠性，高速重载齿轮传动带来的振动噪声更是直接制约着高性能国防装备的发展。因此，开展齿轮传动系统的减振降噪方法研究，已成为当前齿轮箱制造业极其重要的工作任务之一。论

3、文来源于国家自然科学基金项目，以正车工况下的船用齿轮箱为研究对象，围绕齿轮箱的减振降噪问题，开展齿轮箱结合部参数识别、齿轮副内部激励模拟、齿轮副传动误差优化、结构-声耦合噪声预估及多频多点声学优化方法研究。论文的主要研究工作如下：①在LMSMotion模块中，基于ISO算法计算得出齿轮副的时变啮合刚度，基于解析式计算啮合阻尼；采用集中参数法，建立齿轮传动系统运动微分方程，推导系统的动刚度矩阵，结合模态试验所得的频响函数矩阵，在Matlab中采用最小二乘法求解得出轴承支撑刚度和支撑阻尼；以识别所得结合部参数建立齿轮箱模态分析模型，仿真计算结果与试验结果吻合良好

4、，验证了识别方法的准确性。②在Romax中，建立齿轮箱轴系的静力分析模型，计算各级齿轮副的单齿啮合刚度及传动误差，合成内部激励；借助Ansys软件，采用模态叠加法计算齿轮系统的动态响应。通过基于Romax遗传算法的传动误差优化，减小了内部动态激励，有效降低了齿轮箱的振动响应。③在LMSMotion模块中，建立齿轮系统刚柔耦合动力学模型，求解轴承支反力，以此为结构-声耦合的边界条件，在Acoustic模块中建立包含结构网格、声学网格和场点网格的声振耦合边界元模型，求得齿轮箱表面和场点声压，与实测结果对比表明齿轮箱结构-声耦合分析方法的合理性。④在LMSOpti

5、mization模块中，以齿轮箱箱体壁厚为设计变量，箱体质量为约束条件，多场点多频段声压最小为目标函数，构建了声学优化模型，采用正态边界交汇多目标优化算法求解优化模型，得到一组最佳设计变量；将优化参数圆整后进行齿轮箱结构-声耦合重分析，与优化前对比得出，降噪效果良好。关键词：船用齿轮箱，参数识别，传动误差优化，噪声预估，声学优化I英文摘要ABSTRACTGearboxisanimportantcomponentusedinlarge-scalemechanicalequipments,andit'sperformancehasdirectinflunceon

6、efficiencyandreliabilityofmechanicalequipments,thevibrationandnoisecausedbyhighspeedandheavyloadgeartransmissioncurbsthedevelopmentofhigh-performancenationaldefenseequipments.Therefore,researchesonvibrationandnoisereductionmethodareoneofthemostimportantdutiesingearboxmanufacturing.

7、ThispaperissupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina,ittakesmarinegearboxwhichisunderaheadconditionasresearchobject,andfocusesonvibrationandnoiseissues.Parameteridentificationofjointsofmarinegearbox,internalincentivemechanismsimulationofgearpair,transmissionerroroptimizati

8、on,structure-acousticcoupl