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双环减速器非线性振动噪声分析及动力优化

作　者: 李应超
导　师: 林腾蛟
学　校: 重庆大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 双环减速器 振动噪声 动力优化 有限元法 边界元法
分类号: TH132.46
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 117次
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内容摘要


齿轮装置具有体积小、重量轻、使用寿命长、承载能力高和传动效率高等优点,被广泛地应用在国防和民用行业。随着装备制造技术的进步,齿轮装置正朝着大型化、高速化、轻量化、高精度和自动化方向发展,对其引起的振动噪声也提出了更高的要求。因此,开展齿轮装置振动噪声分析和动力优化设计的研究,对解决齿轮装置减振降噪问题具有重要理论意义和工程应用价值。论文课题来源于国家科技支撑计划项目和重庆市自然科学基金项目。综合应用动力学、声学和优化设计理论以及有限元法、边界元法数值仿真方法,对双环减速器进行非线性振动噪声分析及动力优化。本文的主要研究工作如下:①利用ANSYS软件的参数化语言(APDL),建立了双环减速器的参数化有限元分析模型,采用分块Lanczos法分别对减速器箱体和系统进行模态分析,得到减速器的固有频率及固有振型。②采用有限元法模拟了包括刚度激励、误差激励和啮合冲击激励在内的齿轮系统内部激励;将内部激励施加在齿轮啮合线上,借助ANSYS软件对双环减速器进行瞬态动力响应分析,得出减速器的振动位移、速度、加速度及结构噪声,并与试验结果进行对比分析。③以箱体结构参数为设计变量、箱体体积和静强度为约束条件,构建双环减速器动力优化模型,对减速器箱体进行多频模态优化,使其固有频率有效地避开齿轮啮合频率;以箱体表面加速度均方根值最小为目标函数,采用一阶优化方法对进行减速器动力响应优化,得到一组最优化设计变量。④以双环减速器箱体表面节点的频域响应为辐射噪声计算的边界条件,建立箱体声学边界元分析模型,运用SYSNOISE软件中的直接边界元法计算箱体表面声压,并求解减速器外场场点辐射噪声。通过试验实测了减速器的A计权倍频程辐射噪声,并与仿真结果比较,两者吻合良好。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题的研究意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-12
    1.2.1 齿轮系统非线性振动研究  8-10
    1.2.2 齿轮系统辐射噪声研究  10-11
    1.2.3 齿轮系统动力优化研究  11-12
    1.2.4 环式减速器振动噪声研究  12
  1.3 本文的主要研究内容  12-14
2 双环减速器参数化建模及有限元模态分析  14-24
  2.1 引言  14
  2.2 系统模态分析理论  14-15
  2.3 双环减速器参数化模型  15-17
  2.4 双环减速器箱体模态分析  17-20
    2.4.1 箱体模态计算模型  17-18
    2.4.2 箱体模态分析结果  18-20
  2.5 双环减速器模态分析  20-23
    2.5.1 模态分析计算模型  20
    2.5.2 双环减速器模态分析结果  20-23
  2.6 本章小结  23-24
3 双环减速器非线性瞬态响应分析  24-40
  3.1 引言  24
  3.2 ANSYS 的动态响应分析方法  24-25
  3.3 双环减速器动态响应有限元建模  25-27
    3.3.1 齿轮系统内部动态激励数值模拟  25-27
    3.3.2 动力有限元分析模型  27
  3.4 动态响应分析结果  27-35
  3.5 双环减速器结构噪声分析及测试  35-39
    3.5.1 结构噪声分析  35-37
    3.5.2 结构噪声测试  37-39
  3.6 本章小结  39-40
4 双环减速器动力学优化  40-60
  4.1 引言  40
  4.2 ANSYS 优化设计方法  40-42
  4.3 双环减速器模态优化  42-51
    4.3.1 模态优化计算模型  42-44
    4.3.2 模态优化设计结果  44-49
    4.3.3 模态优化结果验证  49-51
  4.4 双环减速器动力响应优化  51-59
    4.4.1 动力响应优化计算模型  51-52
    4.4.2 动力响应优化结果  52-56
    4.4.3 响应优化结果验证  56-59
  4.5 本章小结  59-60
5 双环减速器辐射噪声预估  60-74
  5.1 引言  60
  5.2 SYSNOISE 的理论基础  60-62
    5.2.1 边界元法  60-61
    5.2.2 耦合分析  61-62
  5.3 SYSNOISE 建模分析方法  62-63
    5.3.1 SYSNOISE 建模基本知识  62
    5.3.2 SYSNOISE 建模分析过程  62-63
  5.4 双环减速器箱体辐射噪声分析  63-70
    5.4.1 减速器箱体声学分析模型  63-65
    5.4.2 箱体表面声学计算结果  65-68
    5.4.3 场点声学计算结果  68-70
  5.5 辐射噪声实验分析  70-72
  5.6 本章小结  72-74
6 结论与展望  74-76
  6.1 结论  74
  6.2 展望  74-76
致谢  76-78
参考文献  78-82
附录  82

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械零件及传动装置 > 机械传动机构 > 啮合传动 > 减速器及变速器
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