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齿轮箱壳体的静力和振动阻尼研究

作　者: Syed Rizwan Ui Haque
导　师: Prof.Dong Yan Shi
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 振动阻尼阻尼材料阻尼处理方式静态分析模态分析
分类号: TH113
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

齿轮箱箱体由于支持着传动件而起着十分重要的作用。箱体里主要有轴、齿轮和轴承。由于整个齿轮箱要承受静态和动态的载荷,所以整个齿轮箱箱体的强度显得非常重要。同时在齿轮箱的起吊和安装过程中,齿轮箱吊耳的强度也显得十分重要。在整个传动装置中,振动主要是由于齿轮啮合激励和轴承处激励引起的。产生的振动能量从齿轮传动轴上,又从轴传递到轴承处,进而从轴承通过轴承座传递到齿轮箱箱体。一部分振动能量被齿轮箱中的弹性元件所吸收,而另一部分振动能量将会激励器振动。振动能量可以通过修改结构来进行控制。然而结构修改可以通过改变齿轮箱箱壁的厚度或在某些部位添加阻尼来实现。本文通过在船用齿轮箱的某些结构上添加适当的阻尼材料来减小振动能量以,并在有限元分析软件ANSYS中完成了模拟仿真。首先,根据齿轮箱的实际工作条件确定了吊耳的工作载荷及齿轮箱箱体的约束条件,对齿轮箱的吊耳进行了静力学分析。先进的子模型技术被用来获取齿轮箱某些局部或指定位置的精确应力情况。子模型技术允许从整体模型中提取一部分模型进行网格细化,以便进一步分析。此外,应用Block Lanczos法进行齿轮箱的无阻尼模态分析,并提取了齿轮箱前10阶固有频率及其振型。本文应用QR法完成了齿轮箱有阻尼模态分析。根据模态分析来分别确定阻尼材料SA-3、DFM和QZD的最佳厚度、阻尼材料的约束以及阻尼材料在齿轮箱表面的最佳粘贴位置。在整个分析中还考虑了阻尼材料的温度特性,分别计算了在25oC、30oC、40oC和50oC下每种阻尼材料对齿轮箱的减振性能。

全文目录

ABSTRACT  5-7
摘要  7-12
CHAPTER 1 INTRODUCTION  12-15
  1.1 INTRODUCTION  12
  1.2 BACKGROUND  12-13
  1.3 OBJECTIVE AND SCOPE OF WORK  13-14
  1.4 ARRANGEMENT OF THE THESIS  14-15
CHAPTER 2 LITERATURE REVIEW  15-25
  2.1 GEARBOX/TRANSMISSION HOUSING  15-16
  2.2 VIBRATION GENERATION IN GEARBOX/TRANSMISSION HOUSING  16-17
  2.3 STRESS ANALYSIS  17-18
  2.4 MODAL ANALYSIS  18-21
    2.4.1 EFFECT OF EXCITING DISPLACEMENT ON VIBRATION  19-20
    2.4.2 EFFECT OF FREQUENCY ON VIBRATION  20-21
  2.5 DAMPING  21-25
    2.5.1 CLASSIFICATION OF DAMPING  21-23
    2.5.2 DAMPING MATERIAL  23-25
CHAPTER 3 MODELING OF GEARBOX /TRANSMISSION HOUSING AND STRESS ANALYSIS  25-42
  3.1 INTRODUCTION  25
  3.2 FINITE ELEMENT METHOD  25-26
  3.3 MODELING/GEOMETRY  26-29
    3.3.1 THE 3-D CAD MODEL  26-27
    3.3.2 FINITE ELEMENT MODEL  27-29
    3.3.3 TRANSFORMATION OF FINITE ELEMENT MODEL  29
  3.4 STRESS ANALYSIS & SUB-MODEL TECHNIQUE  29-38
  3.5 COMPARISON OF RESULT;  38-40
  3.6 SUMMARY  40-42
CHAPTER 4 DAMPING AND VIBRATION  42-52
  4.1 INTRODUCTION  42
  4.2 VIBRATION CONTROL  42-43
  4.3 DAMPING  43-48
    4.3.1 TYPE OF DAMPING  43-47
    4.3.2 DAMPING MATERIAL  47-48
  4.4 DAMPING TREATMENT  48-51
    4.4.1 FREE-LAYER OR EXTENSIONAL DAMPING  49
    4.4.2 CONSTRAINED-LAYER DAMPING  49-51
  4.5 SUMMARY  51-52
CHAPTER 5 VIBRATION DAMPING, CONTROL DESIGN OF GEARBOX HOUSING  52-82
  5.1 INTRODUCTION  52
  5.2 MODAL ANALYSIS  52-80
    5.2.1 SELECTION OF SUITABLE DAMPING TREATMENT  61-71
    5.2.2 DEFINE APPROPRIATE THICKNESS OF DAMPING MATERIAL  71-74
    5.2.3 DEFINE APPROPRIATE THICKNESS OF CONSTRAINED MATERIAL  74-75
    5.2.4 DEFINE SUITABLE POSITION  75-77
    5.2.5 TEMPERATURE CHANGE (SA-3)  77-78
    5.2.6 DFM DAMPING MATERIAL  78-79
    5.2.7 QZD DAMPING MATERIAL  79-80
  5.3 DISCUSSION  80
  5.4 SUMMARY  80-82
CONCLUSION  82-84
FUTURE WORK  84-85
REFERENCE  85-90
PUBLICATIONS  90-91
Acknowledgement  91

齿轮箱壳体的静力和振动阻尼研究

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