船用齿轮箱辐射噪声预估及声—结构灵敏度分析

摘要

随着科学技术的发展，船用齿轮箱作为船舶动力传动系统中十分重要的部件，正朝着大功率、高转速、低噪声方向发展。目前，我国齿轮装置设计水平与国际先进水平相比还存在较大差距，特别表现在高速重载齿轮传动，减振降噪问题已成为制约我国高性能船用齿轮箱研制的瓶颈。因此，开展高速重载船用齿轮箱减振降噪技术研究，具有重要理论意义和工程应用价值。
　　论文课题来源于国家自然科学基金资助项目，综合运用多体系统动力学、非线性振动理论以及声-结构耦合方法，对船用齿轮箱进行辐射噪声预估及声-结构灵敏度分析。本文的主要研究工作如下：
　　①在LMS Virtual.Lab软件的Motion模块中，建立船用齿轮箱多刚体动力学模型，考虑齿轮时变啮合刚度、阻尼、侧隙以及轴承刚度、阻尼等非线性因素，采用变步长向后差分法(BDF)对齿轮箱进行刚体动力学分析，得到各级齿轮副动态啮合力及轴承支反力。
　　②对船用齿轮箱进行柔性化处理，建立齿轮箱动态响应分析模型，通过模态分析得到齿轮箱固有频率及振型；运用模态叠加法对齿轮系统进行动态响应分析，得出齿轮箱箱体表面节点的振动位移、振动速度及振动加速度。
　　③建立包含船用齿轮箱结构网格、声学网格、场点网格的声振耦合分析模型，以齿轮箱轴承处的支反力为声振耦合模型的边界条件，采用声学有限元法对齿轮箱进行辐射噪声预估，得到箱体表面及场点的声压。
　　④以船用齿轮箱箱体壁厚和材料弹性模量为结构参量，以齿轮箱外声场场点声压为声学参量，构建船用齿轮箱声-结构灵敏度分析模型，综合运用Nastran和LMSVirtual.Lab等软件，求得对场点声压影响较大的结构参量，为齿轮箱声学优化设计变量的合理选择提供依据。

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目录

1 绪 论

1.1 课题的研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

2 船用齿轮箱多刚体动力学分析

2.1 引言

2.2 多体动力学分析流程

2.3 船用齿轮箱多刚体动力学模型

2.4 船用齿轮箱多刚体动力学分析

2.5 本章小结

3 船用齿轮箱振动特性分析

3.1 引言

3.2 机械系统振动分析理论

3.3 船用齿轮箱模态分析

3.4 船用齿轮箱动力学特性分析

3.5 船用齿轮箱振动测试与分析

3.6 本章小结

4 船用齿轮箱辐射噪声预估

4.1 引言

4.2 声学有限元法

4.3 船用齿轮箱辐射噪声分析模型

4.4 船用齿轮箱声学特性分析

4.5 船用齿轮箱辐射噪声测试

4.6 本章小结

5 船用齿轮箱声-结构灵敏度分析

5.1 引言

5.2 声-结构灵敏度分析理论

5.3 船用齿轮箱声-结构灵敏度分析模型

5.4 船用齿轮箱声-结构灵敏度分析

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录