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《大连理工大学》 2010年
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基于声传递分析的齿轮箱噪声控制研究

郭义杰  
【摘要】: 齿轮箱系统是机械设备中应用广泛的动力和运动传递装置,其振动和噪声问题越来越受到关注。本文以实验室振动试验台上的齿轮箱为对象,主要从以下四个方面对齿轮箱的振动噪声问题进行研究:1)齿轮箱模态测试和噪声测试实验研究;2)基于多体动力学、有限元、边界元的齿轮箱噪声预测技术研究;3)对齿轮箱做声传递向量分析和面板声学贡献量分析确定主要噪声辐射部位;4)对齿轮箱结构进行改进设计来控制齿轮箱噪声。 为了解决齿轮箱的振动噪声问题,本文应用面板声学贡献量分析并对其进行改进完善,提出了齿轮箱面板声功率贡献量分析方法,解决了传统面板贡献量分析方法的局限性问题。通过该方法确定齿轮箱的主要噪声辐射部位,为齿轮箱改进设计降噪提供依据。本文具体的研究内容如下: (1)采用锤击法对齿轮箱进行模态试验,测定齿轮箱的前几阶模态,初步研究齿轮箱的振动特性并为建立有限元模型提供依据;对齿轮箱进行声压、声强和声功率测试,以验证齿轮箱噪声模拟计算结果的准确性。 (2)采用多体动力学方法建立了齿轮传动系统的动力学模型,采用ADAMS动力学软件仿真计算得到齿轮啮合时激励力;应用ANSYS软件分析得到了齿轮箱在激励力下的振动响应;根据声学边界元理论建立了齿轮箱边界元模型,采用声学软件对齿轮箱的辐射噪声进行预测;通过将噪声预测结果与实验结果比较验证了本文齿轮箱噪声预测仿真的可行性。 (3)在齿轮箱噪声预测的基础上,对齿轮箱进行声传递向量分析和声学面板贡献量分析。通过声传递向量分析研究声场场点与振动结构表面的对应关系,并将作为声学面板贡献量分析的基础;通过声压面板贡献量分析研究齿轮箱各个面板对周围场点的声压贡献大小;应用声功率面板贡献量分析研究齿轮箱各个面板对声场的声功率贡献大小,以确定齿轮箱的主要噪声辐射部位。 (4)通过对齿轮箱的声学分析确定的齿轮箱主要噪声贡献部位。提出三种齿轮箱结构改进方案,对各种方案进行模拟计算验证,确定有效地降噪方案。
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