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舰船薄壁齿轮箱体的振动噪声特性及阻尼结构优化研究
| 论文题名： | 舰船薄壁齿轮箱体的振动噪声特性及阻尼结构优化研究 |
| 关键词： | 舰船薄壁齿轮箱体;减振降噪;声学贡献量;约束阻尼;响应面优化;模态分析 |
| 摘要： | 作为舰船的动力传动装置，齿轮箱的振动噪声水平不仅关系到舱内环境舒适性，而且对舰船的隐蔽性有重要影响。箱体是齿轮箱振动噪声的主要传递者，在多频激励作用下，箱体通过机脚向船体传递振动，同时其壁面也向外辐射噪声。因此，对齿轮箱箱体进行减振降噪处理具有重要意义。本文以舰船用某大型薄壁齿轮箱箱体为研究对象，对其振动噪声特性进行分析，研究阻尼复合结构的减振效果影响并施加于箱体，以达到减振降噪的目的。 建立了齿轮箱箱体有限元模型，对其进行了模态分析和谐响应分析。箱体模态主要在薄壁结构处呈现出板壳类弯曲系列化振型。分析了箱体螺栓连接区域和薄壁表面区域关键测点的1000Hz以内的振动加速度响应，确定出了振动较大的测点部位。 以箱体表面振动加速度作为声学边界条件，利用有限元/边界元法计算箱体辐射噪声，得到了声场辐射声功率频谱曲线、各主要频率下辐射声场声压级云图以及声场典型测点的声压级频谱曲线并进行分析。划分箱体板面，在辐射噪声较大的3个频率峰值处进行了声学贡献量分析，筛选得到了贡献量较大的6个板面，作为后续减振降噪的重点区域。 基于模态应变能法，建立了阻尼复合薄壁结构的仿真分析模型。研究了储能模量、泊松比等阻尼材料特性参数对结构减振效果的影响；研究了阻尼层厚度和约束层厚度对结构减振效果的影响规律，约束层厚度存在最佳取值范围；对比了不同敷设方案，确定了基于声学贡献量分析结果进行阻尼敷设。 基于中心组合试验设计和响应面法，建立了1、3、5、7阶模态结构损耗因子关于阻尼层和约束层厚度参数的响应面模型。根据响应面模型进行优化设计，以各阶模态损耗因子最大为目标，以结构附加质量限制为约束条件，得到了优化后的阻尼层和约束层厚度。将其运用于箱体上所有贡献量大的结构板面，对比分析优化前后复合箱体结构的减振降噪效果，总声功率级降低了11.62dB，平均加速度级峰值降低了18.45dB。 |
| 作者： | 鄢条广 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 焦映厚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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