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原文传递并车齿轮箱振动与噪声研究

论文题名：	并车齿轮箱振动与噪声研究
关键词：	船舶联合动力装置;并车齿轮箱;振动特性;噪声预测
摘要：	燃燃联合动力装置由于其重量尺寸小、功率大、机动性良好等优点，在许多船舶尤其是军用舰船上使用广泛。作为联合动力传动系统中的关键部分，并车齿轮箱在其中起到了重要作用。然而，随着主机隔振措施的日渐成熟，本不在隔振处理范围内的齿轮箱的振动噪声问题反而逐渐凸显。由于人们对船舶舒适性要求逐步提高，有必要针对并车齿轮箱的振动噪声预报开展研究。因此，本文以武汉理工大学双机并车实验室并车齿轮箱为研究对象，主要完成以下工作：　　（1）并车齿轮箱内部激励力计算方法研究。分析了齿轮啮合时各内部激励的产生机理，采用数值方法计算了时变刚度、误差激励和冲击激励，通过理论方法计算验证，并基于齿轮系统的非线性动力学方程得到合成激励曲线，为齿轮箱振动噪声分析提供输入条件。根据结果，分析了各激励曲线的规律，并研究了不同影响因素对传动误差的影响。　　（2）圆锥滚子轴承刚度分析与计算。考虑油膜厚度的影响，基于弹性流体动力润滑理论和赫兹接触理论得到圆锥滚子轴承30209和30308径向刚度解析结果，采用有限元法得到了径向刚度的有效值并与解析法相互验证。在此基础上，提出在振动分析中为减少计算量可将轴承简化为刚度弹簧。　　（3）箱体固有特性与振动响应分析。基于分块Lanczos法求解齿轮箱前20阶模态，得到齿轮箱固有频率与固有振型，并通过齿轮箱整体模态与不包含齿系的箱体模态的对比，验证了齿轮箱振动计算模型应包含齿轮与轴系的必要性。将合成激励添加到齿轮啮合线上，采用模态叠加法进行瞬态计算，得到了符合箱体结构规律的振动响应结果。　　（4）并车齿轮箱全频域辐射噪声预测方法研究。讨论了噪声计算各频段划分的依据，基于有限元-边界元混合法（FE-BEM）、有限元-统计能量分析混合法（FE-SEA）以及统计能量分析法（SEA）分别建立并车齿轮箱低、中、高频下的不同模型，结合齿轮箱资料、振动计算结果以及经验公式得到仿真所必要的各项重要参数，进行全频域辐射噪声预报。为了验证本文中、低频噪声计算方式的必要性，对比了混合方法与全频域SEA模型的结果，发现在中低频段两曲线差异较大。通过声能量贡献度分析，明确了对声压级影响最大的面板，并总结了箱体厚度及内损耗因子对噪声的影响。
作者：	辛子豪
专业：	轮机工程
导师：	樊红
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2021