[机械模具数控自动化专业毕业设计外文文献及翻译]【期刊】齿轮噪声的结构传动装置和变速箱的作用-中文翻译

齿轮噪声的结构传动装置和变速箱的作用 Sneana iri Kosti Teaching Assistant Faculty of Mechanical Engineering - KraljevoUniversity of Kragujevac Milosav Ognjanovi Professor Faculty of Mechanical Engineering University of Belgrade 该齿轮组（变速箱）的噪音取决于（齿轮啮合，轴承运转等等）和箱体的绝热性能和配合形式。当然箱体的轻微振动可以预防或根据改进设计参数。噪音的传播可以通过开展对大功率传动机构结构中的能量释放过程和通过对外壳进行模态测试了解的机械装置这是令人兴奋。在对模态测试结果和噪声测试结果的对比中表明噪声的识别可能性结构来自变速箱的选择。对结果的比较和分析获得了导致齿轮传动单元全部光谱的创造性原因的精确测定。 关键词：变速箱外壳，齿轮，振动，噪声，模态测试 1、概述： 在齿轮传动单元中，噪音是齿轮轮齿的啮合和滚动轴承产生的。冲击声，滑动，滚动等等。安装有弹性结构的机械零件可以通过它的整体结构吸收干扰的能量和传输。内表面这种能源的一部分以噪声的形式排放到周围环境中。另一部分经过衰减转化为热能。图 1 显示了扰动结构，阻尼和噪声排放到齿轮传动单元。这一进程的主要部分如下： 初级声波直接造成齿轮网进入齿轮单元的内部。这些波穿透外壳壁的周围环境。波能量的一部分被减速机的壁所抑制。 该传动装置的弹性结构零件（齿轮，轴，外壳等）吸收能量的主要干扰。这种能量以波的形式移动在这些装置中并且它很大的衰减。这部分的外表面喷出的次级声波。 干扰能量在机体积振动可激发创造声波的自然能。 该外壳的任务是双重的。它可以是初级和次级的绝缘体，同时也是高等声波的放大器。贝尔格莱德机械工程学院。所有版权都认为，噪音的产生机制在变速箱外壳方面的作用。这是文件 2的一个延续，其中包含一个模式结构的数值分析和自然振动。该模态方式激发的简历通过调查激发模态振动。其他论文呈现数值预报的噪声（参考文献 1和 3）的可能性，以及通过几何形状的齿轮对经过处理 10和 9优化降低变速箱的噪音。变速箱声音强度的服务情况的影响已被 Oswald, James, Zakrajsek 等在参考文献 6证明了。由于工作速度的提升，影响声音强度的加剧， Oswald, Choy 等人开发出了一种为使用变速箱动态仿真的全球性动态模型 7，然后一个计算声强的程序 8，他们所显示的变速箱噪声谱在一变形方壳一起振动。在那个例子中，然而，对一般噪音标准影响最大的是轮齿在啮合时产生的频率。此外， Sellgren 和 Akerblom 的测试，为 “沃尔沃 ”9和哈里斯等人的需要在 11从事实出发观察问题，该外壳是不是有足够的刚性承载啮合齿的影响（传动时的增长误差） 。这当然导致扰动和噪声分别地加剧。在参考文献 12中，通过使用 FEM 和 BEM，为减少震动，通过对现有外壳简单形状的优化，考虑到四舍五入对上部半径的影响。 本文的目的是确定噪声经过外壳壁所的发出结构，确立外壳壁和噪声发出之间的关系。图 1 一般结构中的干扰能量转化过程 2、通过系统结构的能量传送 干扰能量的传递从齿啮合地区到外壳壁是通过齿轮机构，轴和轴承（图2）实现的。能源是通过这些部分的波动被分散的。一个部分能源很大大的损失是通过连接被传送的（接触面） 。一个值得注意的问题是能源在通过齿轮到轴上时损失了大部分。这种程度的减轻类似于从轴到轴承或是从轴承到外壳壁。球轴承的接触面这是相当于增加了能源的损失。所以，这指的是从啮合到外壳表面传输的方式有相当大的联系。齿啮合中声的功率 Ws 和扰动能量 Wd 之间的比例可以被定义作为扰动能源通过系统结构的传输因子。 图 2 通过齿轮传动结构的能源传输 声音的功率（ Ws1）一部分代表的一部分穿过墙壁来的内声能。这种能量的传输通过弹性波穿过墙壁的厚度实现的。声音的衰减是和声音的频率和墙的厚度成正比的。另一部分声辐射的传输从齿轮到的外壳壁的表面闭并以弹性波的形式释放到环境中（ Ws2） 。这两个部分的声功率造成辐射到周围环境的外墙的弹性结构中声音的被迫波。声音功率的第三部分是自然的自由振动的结果，也就是外壳壁（ Ws3）的弹性波。通过使用测量模态阻尼，活跃能模态可以通过有限元方法计算得出。在这种情况下，总动能等于某些干扰的所有形式的总能Ekj。如果这种干扰是由齿轮啮合引起的，振动模态引起的能量是 = ()其中 q - 对模态形状的数量 。 fnj - 自然频率。可以将总功率传输因子（传递）分为两部分： = ()Wv 是总壁振动能量。 传输因子的第一部分是振动功率成比例的， T1= Wv Wd，另一个因素是T2 声音辐射和墙壁震动成正比。如果周围环境的物质密度 2 比壁密度小，传递因子 T2 变小。 该外壳壁是用高密度 1 的铸铁或钢和高弹性波速 cw1 构成。声学空间提出了较小密度 2 和波速度为空气的 cw2。 干扰功率从外壳传输到周围环境的简化的公式是 参考文献 14（图 2） = +(+) () 通过使用这个公式和密度与钢铁的波动速度和空气的关系，我们可以得到声功率和壁振动功率之间的比值 。这就意味着一个非常小的振动能量是以声音能量被传输的，即声功率传输。 3、外壳壁振动的模态 外壳壁被扰动产生自激，这种扰动通过轴承和轴，来自于齿啮合区，以自然频率振荡的 2。自然振荡和弹性变形的波动是复杂的。主体部分激励振荡的过程也是复杂的，以及对振动能量的级别决定的，就是激发能量和释放能源之间所产生的比。为这种原因准确定义导致某些方式的震动，可能的震荡形式及自然振荡频率，通过 FEM 理论首先做出定义， ，然后通过在变速箱外壳测试模态完成。结果表明，只有一小部分模型在观察范围可达 3000 赫兹下产生自激的方式。结果的分析，得到了振荡模态和模态一致，则震荡模态会被激发： 变形方向， 如在激发行为的最大点发生变化并且， 如果相应模态形状的激励频率等于自然频率。 然而，振荡模态形状也可以被激励当激励频率与自然频率不一样时。某些方式的复杂机制激发，和数值模态分析和测试模态齿轮传动外壳的结果一样，在 2， 13有详细的对待方式。 4、振动与噪音测量与分析 在图 1 中提出的变速箱已被用作测试项目。振动和噪音的测量与分析已经通过 PULSE-system 的应用被执行， B&K。传输单元壁的模态测试已通过脉冲激励的手段被提出 - 模态锤（图 3） ，并已通过 FFT 的频谱分析仪分析振动测量措施。一些选择结果在图 4 中。振动已经在轴承领域被提出，通过使用压电加速度计（图 3）冲击力（锤模态的冲击）已应用于外壳壁正交在壁上。 图 3 变速箱住房模态测试 在图 4，列出相对振动反应在薄壁区域的冲击所造成的影响（图 3） 。这种反应在约 2.4 千赫的高密集自然频率时非常集中的。对于轴承领域的影响（薄壁区） ，该频率响应较低（反应 图 4b） 。下一个响应图（ c-图 4）通过在齿轮齿上的响应获得的。冲击能（干扰能）必须传播经齿轮机构，通过轴和轴承各地，然后它激发外壳壁的自然振动。一个非常高的水平干扰耗能由于非常低的水平的自然振动引起的，但它得到高数值的自然频率的响应。 图 4 外壳模态测试的频率响应 1）影响了壳壁顶点， 2）在轴承区域受到的影响， 3）齿轮的影响 . 能量传送单元已被放入一镗孔里（图 5） ，使声压可以用于分析。麦克风已放在变速箱的上面， 0.5 米的距离。 图 5 现场检测 变速箱驱动器已通过电动变速器从次门相室到其相邻镗孔室的旋转速度的手段实现。目前已进行了测量使用激励从缺陷齿轮（图 6A） ，并已达到目的。对于精确确定的外壳壁的影响，当上部（覆盖）的部分已被覆盖时实现测量， （图6B）及它已被关闭的情况（图 6c 中） 。输入轴转速已被更改在每分钟 140 到1100 的范围内。 180下的两个角缺陷对已由驱动齿轮弥补，摆脱哪一个是小，另一个是更大。一个强烈的冲击在这些齿的入口处实现了，并成为加强在齿更大的缺陷。在这些变速箱测试状态的照片。 图 6 变速箱测试： 1）齿轮的缺陷， b）无盖室，三）封闭的室 4.1 模态反应和室振动之间的相关性 该室模态响应（图 7A）已被在变速箱下部轴承室的轴的两个大洞外侧测量，并已通过一个锤模式获得脉冲激励，这在方式意味着影响轴承的支持点的影响，即点在实际操作轴承引入的干扰点。通过此响应结果与模态分析比较，通过 FEM 手段执行，可以得出结论，通信时令人满意的，除了一定的偏差。数值和试验模态响应的对比并不是这篇文章的主题 - 在模态试验的室反应谱对在同一测点的振动光谱（图 7b 中） ，在与齿轮啮合的缺陷，在转数 n=500 /分。振动频率和两个频谱基本相同。因此，它可以得出结论，变速箱室的震动是自然振荡的结果，而振动响应的强度（图 7B 条）与模态测试强度大致相同（图7A） 。其中的差异目前仍然是其他主题，更广泛的考虑。 图 7 齿轮箱室的振动光谱： 1）在模态测试， b）在齿轮啮合与缺损 第三个结论，可在振动频谱图 7 的基础上提出，是对指激励频率。在激励频率为为 16Hz 的旋转 500 /分钟，及缺陷驱动齿轮。该振动频率的强度是主要的，但不是最重要。进入弹性结构取决于干扰能源的强度。 4.2 齿轮箱振动和噪音之间的相关性 接下来的实验应确认的论点是：噪音通过变速箱排放到周围环境是室自然振荡的结果。为此，图 8 给出了两个噪声谱， 1 指出轴的瑕疵 /损失，在500/min（图 8A）及另一个指封闭齿轮变速箱具有相同齿轮和相同的旋转速度（图 8B 项） 。通过比较这些频谱，及对比在图 7 中振动的频谱，可以得出结论如下： *开放式齿轮已取得复杂噪音的频谱。他们主要是初级声音波和已出现较高的谐波由齿的缺陷所影响 *室壁以自然频率振荡并发出声波进入周围环境并进入自己室的内部。该声压强表示成 m Pa（图 8B 号）已被测量在封闭变速箱 0.5 米的距离上。频率水平等于室自然频率强调在这个频谱上。这证实了上述论断，室的自然频率占声音频谱的支配地位。 此外，其隔离室应造成声压水平降低，与无室（图 8A）款齿轮相对比。然而，这并没有发生。噪音水平得到了显着提高。在室内，有一个相当大的开孔。外壳已充当谐振器框。 该传动轴的角速度也速度显着影响的噪声排放水平。速度的改变导致激励频率，吸收干扰能量变化和噪音的水平对外壳的自然频率的改变。 5、结论 对发射机噪声结构的识别方法论已经研制成功。 最初的假说已被证实，能量传输室的自然振荡模态结构和噪声发射频谱的全面关系。 在输电系统（齿轮，轴振动，轴承）的齿啮合激励震荡中的干扰能源，以及外壳的自然振动。外壳壁作为基层声音主要绝缘体，为次级和第三级声波透射作为一个传动装置。这些声波可以详细的分离通过对该频谱结构的深入分析。 图 8 传输单元噪声频谱 1）开启变速箱 2）封闭变 参考文献 1Sabot, J.: Integrated Vibroacoustic Approach to Compute and Reduce Gear Transmissions Noise,- Proceedings of the International Conference on Power Transmission,Paris,pp.2039-2050,1999. 2Ciric Kostic, S., Ognjanovic M.: Excitation of Modal Vibration in Gear Housing Walls, FME Transactions,Vol.34,No.1,pp.21-28,2006. 3Houser, D.R., Sorenson, J.D., Harianto, J., ect.: Comparison of Analytical Predictions with Dynamic Noise and Vibration Measurements for a Simple Gearbox, Proc. 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