文档介绍：2009 年 LMS 中国用户大会论文集

某船用齿轮箱动态响应仿真分析
丁豹周刘斌靳国永李玩幽
(哈尔滨工程大学动力装置工程技术研究所 150001)
摘要
LMS Virtual. Lab 大型商业计算软件是目前国际最通用的振动噪声计算软件之一,本文是在其多体动力
学模块求解出其轴承座处的支反力,将此支反力加在箱体的有限元模型上,对某船用齿轮箱进行动力学特
性分析。为此齿轮传动系统的动态设计奠定基础。
1 引言
大型齿轮传动装置是机械系统的重要设备之一,其结构十分复杂,精度要求很高,且处
于高速、重载的运行条件下,工作环境十分复杂。齿轮系统在运行过程中,能量大部分由齿
轮箱传递到隔板和壳体上,较大的振动和噪声有可能导致系统某些环节的失灵或损坏,甚至
会导致齿轮系统本身的破坏和故障等。因此,齿轮传动装置的动态特性直接关系到整体性能,
对其进行动态特性分析,控制齿轮系统的振动与噪声,实现大型齿轮系统的动态设计己成为
重要的研究课题。
2 齿轮传动系统内部激振力分析
啮合齿轮副内部激励因素主要包括啮合冲击激励、刚度激励、误差激励。
在齿轮的啮合过程中,由于齿轮的误差和受载弹性变形使齿轮产生“啮合合成基节误差”,
致使一对齿轮在进入啮合时,其啮入点偏离啮合线上的理论啮入点,引起啮入冲击;而在一
对轮齿完成啮合过程退出啮合时,也会产生啮出冲击。这种由于啮合冲击产生的冲击力也是
齿轮啮合的动态激励源之一。对于渐开线直齿轮或窄齿面斜齿轮传动冲击激励是动态激励的
主要组成部分,然而对于宽斜齿轮副的轴线重合度比较大,且由于斜齿轮的啮合过程是一个
逐渐进入和逐渐退出的过程,因此啮合冲击对系统的整体动态特性影响较小,对于中等载荷
或重载载荷情况下的斜齿轮传动系统,这一由于啮合冲击引起的非线性现象几乎观察不到,
本文对啮合冲击不做考虑。
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2009 年 LMS 中国用户大会论文集

刚度激励
在 LMS Virtual. Lab 软件的多体动力学模块中用的是和 ISO 方法计算齿轮的啮合
刚度,可方便地获得任一啮合位置上较准确的啮合刚度值。的计算公式没有考虑齿数
和齿宽的影响,当齿数比较大,齿宽比较大的时候误差很大,甚至不能求解,而 ISO 方法没
有此限制,本文既采用了此方法计算齿轮的啮合刚度。公式如下:
''th
Δ=tMRBcos β
'
ΔKt ——单齿对平均啮合刚度;
c'th ——理论单齿刚度。
1
c'th =
q '
q '——对齿轮柔度的最小值。
22
q' =+ c121324 cznn + cz + cxcxz1 + 5********** n + cxcxz + n + cx + cx
c1 =; c2 =; c3 =; c4 =-; c5 =-; c6 =-;
z z
c =-; c =; c =; z = 1 ; z = 2 ;
7 8 9 n1 cos3 β n2 cos3 β
z1 , z2 ——齿轮齿数;