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低地板轻轨车辆齿轮箱振动与噪声研究
| 论文题名： | 低地板轻轨车辆齿轮箱振动与噪声研究 |
| 关键词： | 低地板轻轨车辆;齿轮箱;多体动力学;振动特性;相似性理论;辐射噪声 |
| 摘要： | 100%低地板轻轨交通系统是一种新型的城市交通形式，其具有建设费用低、方便乘客上下车以及兼具城市观光功能等优点，该种交通形式适合用作大城市的支线交通以及用作中型城市的干线交通。随着社会的发展，乘客对车辆的乘坐舒适性提出了更高的要求，这就使得制造商越来越关注产品的振动与噪声控制性能。100%低地板轻轨交通系统由于其独特的100%低地板结构使得其齿轮箱系统具有结构紧凑、承受载荷大等特点。齿轮箱系统作为100%低地板轻轨车辆的一个核心部件，是车辆振动噪声的主要来源之一。开展齿轮箱振动与噪声的研究有助于提升100%低地板轻轨车辆的NVH性能。 本文以100%低地板齿轮箱为研究对象，综合采用刚柔耦合多体动力学方法、有限元模态分析及动力学响应分析方法以及声学边界元方法，对100%低地板齿轮箱的振动以及辐射噪声特性进行了深入的研究；利用相似性理论，设计了100%低地板齿轮箱箱体的相似性模型，并对其相似性模型进行了实验模态分析与计算模态分析；结合100%低地板齿轮箱的实际设计及安装情况，针对性地对其进行了辐射噪声的优化设计。本文的主要研究内容如下： （1）建立考虑结构系统柔性的结构系统与传动系统相耦合的100%低地板齿轮箱刚柔耦合多体动力学仿真分析模型，将该仿真分析模型获得的轴承支反力作为100%低地板齿轮箱动力学响应分析的激励力。 （2）基于相似性理论，设计了100%低地板齿轮箱箱体的相似性模型，推导了箱体相似模型与箱体原型的相似准则并采用3D打印技术制造出了箱体相似模型。对箱体相似模型开展实验模态分析与计算模态分析，并将其实验与仿真获得的模态参数进行对比分析，验证了仿真与实验的正确；对箱体原型开展计算模态分析，并将其与箱体相似模型实验模态分析的结果进行对比分析，验证了箱体有限元模型建模与实验设计的正确；将刚柔耦合多体动力学仿真获得的轴承支反力作为激励，开展箱体的动力学响应分析计算其振动响应。 （3）建立了100%低地板齿轮箱直接边界元法辐射噪声仿真分析模型，并将箱体动力学响应分析获得的振动响应作为该仿真分析模型的求解边界条件，对100%低地板齿轮箱的辐射噪声特性展开了研究。 （4）根据100%低地板齿轮箱振动与噪声研究分析结果，结合该齿轮箱的实际设计与安装情况，对100%低地板齿轮箱采取齿廓修形以及箱体结构优化这两种方法来开展其辐射噪声的优化设计。 |
| 作者： | 谢炎培 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 彭锐涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湘潭大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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