齿轮箱内部激励下振动噪声仿真研究

目的研究齿轮箱体在内部激励下的传动稳定性和振动噪声的产生、传播和辐射规律。方法考虑时变刚度、误差激励等因素对齿轮系统的影响,利用集中参数法建立齿轮传动纯扭转动力学模型。结合MATLAB数值计算,从动态啮合力入手,分析振动噪声在内部动态激励作用下的时域和频域特征。建立齿轮箱体有限元模型,进行模态分析和频率响应分析。以动力学分析结果为边界条件,分别利用声学无限元法和无反射边界法进行齿轮箱振动噪声仿真。结果获得了2000Hz内的固有频率、振型和频率响应曲线,结合振动峰值频率,对齿轮箱的振动情况进行了预测。得到了齿轮箱在无界声场中的辐射声功率级曲线、场点声压级曲线、声指向性和声压级云图,并对声学无限元法和无反射边界法的计算结果进行了对比,得到了二者的最佳适用条件。结论齿轮箱内部动态激励具有明显的周期性和冲击性,齿轮传动过程中含有较多的啮合频率和二倍频成分。齿轮箱上下表面为薄壁结构,振动比较明显,是各阶振型发生振动的主要部位。箱体在低阶模态下为单一振型,在高阶模态下出现多种振型耦合的现象。无限元法计算时间较长,但在近场分析时精度较高,适用于近场声学问题分析。无反射边界相比于无限元法耗费更少的计算时间,远场分析的精度更高,适用于高频、远场声学问题分析。