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齿轮啮合激励引起的支持轴承处的动载荷即齿轮箱动载荷,是激发箱体结构振动响应的直接激励,在工程实际中难以直接测量,依据动力学反问题理论可通过测试结构振动响应进行逆向识别,从而间接获得齿轮箱动载荷,验证齿轮箱动载荷计算方法,开展设计优化以降低齿轮箱动载荷,为齿轮箱的减振降噪设计提供一定的参考,主要内容如下:
首先,通过仿真求解齿轮箱动载荷。通过齿轮动态啮合刚度和传递误差计算齿轮动态啮合力,将其作为齿轮系统的激励,通过动力学响应计算得出齿轮箱动载荷。计算得出的径向动载荷较明显,轴向动载荷趋近于零,与人字齿轮特性一致。
其次,完成齿轮箱动载荷逆向识别技术研究。通过模态试验修正后,获得较为精准的齿轮箱有限元模型,计算不同位置点处的频响函数,通过给定已知激励求解不同点处的响应,进而选择不同位置、不同数量的响应点用于逆向识别激励载荷,将多次识别出的激励与给定激励进行比较分析,确定选取的响应点数量不得少于激励点数量,选择的响应点位置应较为容易受到激励发出响应。
再次,制定逆向识别试验方案并完成试验研究。依据试验方案完成试验,获得振动响应数据,逆向求解齿轮箱动载荷,并将识别出的动载荷作为输入激励求解其他未参加逆向识别测点的振动响应,与测试数据误差在8.5%~21.1%之间,初步验证了动载荷识别方法的有效性。同时将动载荷识别结果与理论分析结果进行对比,各识别点误差均未出现大幅偏离,验证逆向识别结果可信,因此依据逆向识别的齿轮箱动载荷修正计算模型,为齿轮箱动载荷控制研究奠定基础。
最后,完成齿轮箱动载荷控制研究。针对试验齿轮箱,从齿轮参数优化和齿轮修形两方面开展工作,以进一步降低齿轮箱动载荷。经过对比分析,参数优化设计和齿轮修形均能取得明显效果,同时采用两种措施可降低齿轮箱动载荷16.91%~50.41%,表明对于控制此齿轮箱振动噪声来说,优化齿轮参数和采取齿轮修形是直接、有效的方法,为齿轮箱的低噪声设计提供了参考。
首先,通过仿真求解齿轮箱动载荷。通过齿轮动态啮合刚度和传递误差计算齿轮动态啮合力,将其作为齿轮系统的激励,通过动力学响应计算得出齿轮箱动载荷。计算得出的径向动载荷较明显,轴向动载荷趋近于零,与人字齿轮特性一致。
其次,完成齿轮箱动载荷逆向识别技术研究。通过模态试验修正后,获得较为精准的齿轮箱有限元模型,计算不同位置点处的频响函数,通过给定已知激励求解不同点处的响应,进而选择不同位置、不同数量的响应点用于逆向识别激励载荷,将多次识别出的激励与给定激励进行比较分析,确定选取的响应点数量不得少于激励点数量,选择的响应点位置应较为容易受到激励发出响应。
再次,制定逆向识别试验方案并完成试验研究。依据试验方案完成试验,获得振动响应数据,逆向求解齿轮箱动载荷,并将识别出的动载荷作为输入激励求解其他未参加逆向识别测点的振动响应,与测试数据误差在8.5%~21.1%之间,初步验证了动载荷识别方法的有效性。同时将动载荷识别结果与理论分析结果进行对比,各识别点误差均未出现大幅偏离,验证逆向识别结果可信,因此依据逆向识别的齿轮箱动载荷修正计算模型,为齿轮箱动载荷控制研究奠定基础。
最后,完成齿轮箱动载荷控制研究。针对试验齿轮箱,从齿轮参数优化和齿轮修形两方面开展工作,以进一步降低齿轮箱动载荷。经过对比分析,参数优化设计和齿轮修形均能取得明显效果,同时采用两种措施可降低齿轮箱动载荷16.91%~50.41%,表明对于控制此齿轮箱振动噪声来说,优化齿轮参数和采取齿轮修形是直接、有效的方法,为齿轮箱的低噪声设计提供了参考。