《齒輪傳動裝置低噪聲設計理論和方法》是科學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：齒輪傳動裝置低噪聲設計理論和方法
- 作者：劉更
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2021年11月1日
- 頁數：391 頁
- 定價：235.00 元
- 開本：16 開
- 裝幀：圓脊精裝
- ISBN：9787030702203
- 正文字數：508000 字
- 語種：zh-Hans
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
齒輪傳動裝置的振動噪聲會嚴重影響裝備的性能、壽命、安全性和舒適性，這類裝置的低噪聲設計一直是國內外研究熱點。本書總結作者三十餘年的相關研究成果，從激勵、回響和傳遞三方面深入地介紹齒輪傳動裝置低噪聲設計理論和方法。全書共12章，主要介紹齒輪傳動裝置噪聲產生機理、類型和傳遞方式，動態激勵的定義、內涵及主要計算模型和方法，平行軸、行星、功率分流和多輸入多輸出齒輪傳動系統與齒輪箱體結構動力學回響計算模型和方法，低噪聲齒面最佳化修形與齒輪箱體結構拓撲最佳化設計方法，安裝在彈性支承結構上的齒輪傳動裝置振動傳遞分析模型和方法，齒輪參數與結構參數對齒輪傳動裝置振動噪聲的影響規律，最後總結歸納齒輪傳動裝置低噪聲設計準則和方法。
圖書目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 噪聲的基本知識 2
1.2.1 噪聲的定義及分類 2
1.2.2 空氣噪聲的度量 4
1.2.3 結構噪聲的度量 6
1.2.4 噪聲的評價 7
1.3 齒輪傳動裝置的振動噪聲 11
1.3.1 齒輪系統的激勵 11
1.3.2 齒輪傳動裝置振動噪聲的傳遞 13
1.3.3 齒輪傳動裝置振動噪聲及評價 14
1.3.4 控制齒輪傳動裝置噪聲的常用方法 15
1.4 本書主要內容 16
參考文獻 16
第2章 齒輪傳動系統的動態激勵 18
2.1 動態激勵的類型與動力學表達 18
2.1.1 動態激勵的類型 18
2.1.2 輪齒嚙合激勵 19
2.1.3 齒輪系統動力學方程的通用表達 20
2.2 嚙合剛度 22
2.2.1 嚙合剛度定義 22
2.2.2 嚙合剛度常用計算方法 24
2.2.3 ISO嚙合剛度均值計算公式 27
2.2.4 石川公式 28
2.2.5 Cai擬合公式 31
2.2.6 接觸線法 32
2.2.7 有限元-解析接觸力學混合法 35
2.2.8 能量-切片法 42
2.3 齒輪誤差 46
2.3.1 齒輪誤差的分類 46
2.3.2 齒廓偏差 46
2.3.3 螺旋線偏差 47
2.3.4 齒距偏差 48
2.3.5 幾何偏心誤差 49
2.4 傳遞誤差 50
2.4.1 傳遞誤差的定義 50
2.4.2 靜態傳遞誤差 51
2.4.3 動態傳遞誤差 53
2.5 嚙合衝擊 54
2.5.1 嚙合衝擊產生過程 54
2.5.2 實際嚙合位置 56
2.5.3 齧入衝擊力 57
參考文獻 58
第3章 齒輪系統動態特性分析方法 61
3.1 齒輪系統動力學模型類型 61
3.1.1 齒輪系統動力學模型一般形式 61
3.1.2 基於考慮因素的動力學模型分類 61
3.1.3 基於分析目的的動力學模型分類 62
3.2 齒輪系統動力學建模方法 65
3.2.1 集中質量法 65
3.2.2 傳遞矩陣法 65
3.2.3 有限元法 65
3.2.4 模態綜合法 66
3.2.5 接觸有限元法 66
3.2.6 多體動力學方法 67
3.3 齒輪系統動力學模型求解方法 67
3.3.1 解析法 67
3.3.2 數值法 69
3.4 平行軸齒輪系統動力學模型 70
3.4.1 單支齒輪傳動系統動力學模型 70
3.4.2 系統動力學方程 70
3.5 行星齒輪傳動系統動力學模型 71
3.5.1 齒圈單元 73
3.5.2 內嚙合單元 76
3.5.3 外嚙合單元 79
3.5.4 行星架單元 81
3.5.5 支承單元 82
3.5.6 系統整體動力學模型 82
3.6 功率分流齒輪傳動系統動力學模型 83
3.6.1 功率分流齒輪傳動系統與齒輪副振動位移模型 83
3.6.2 功率雙分支齒輪傳動系統動力學模型 84
3.7 多輸入多輸出齒輪傳動系統動力學模型 86
3.7.1 雙輸入單輸出齒輪傳動系統動力學模型 86
3.7.2 單輸入雙輸出齒輪傳動系統動力學模型 89
3.7.3 三輸入雙輸出齒輪傳動系統動力學模型 91
參考文獻 93
第4章 齒面接觸與系統振動的形性耦合分析 96
4.1 形性耦合動力學模型的建立 96
4.2 形性耦合動力學模型的求解 99
4.2.1 齒面動態承載接觸方程的建立及求解 99
4.2.2 非線性方程組的求解算法 100
4.3 齒輪系統形性耦合動力學特性 104
4.3.1 螺旋角對系統振動的影響 105
4.3.2 嚙合阻尼對系統振動的影響 108
4.3.3 精度等級對系統振動的影響 110
4.3.4 負載扭矩對系統振動的影響 111
4.4 形性耦合模型與常規動力學模型計算結果對比 113
參考文獻 114
第5章 齒輪參數對系統動態特性的影響 115
5.1 齒輪系統動態激勵與回響的影響因素 115
5.2 齒輪設計參數對嚙合剛度的影響 117
5.2.1 齒數與模數的影響 118
5.2.2 壓力角的影響 119
5.2.3 齒頂高係數的影響 120
5.2.4 螺旋角的影響 120
5.2.5 齒寬的影響 121
5.2.6 輪緣腹板尺寸的影響 123
5.3 嚙合剛度對齒輪系統動態特性的影響 124
5.3.1 嚙合剛度均值的影響 124
5.3.2 嚙合剛度波動量的影響 125
5.3.3 嚙合剛度均值與波動量的共同影響 126
5.4 單項齒面偏差對系統動態特性的影響 127
5.4.1 齒廓偏差的影響 128
5.4.2 螺旋線偏差的影響 130
5.4.3 齒距偏差的影響 132
5.4.4 各類偏差的影響程度對比 134
5.5 齒輪精度與負載工況對系統動態特性的影響 134
5.5.1 精度等級與齒面組合偏差量 135
5.5.2 負載扭矩對動態激勵的影響 136
5.5.3 負載扭矩對系統回響的影響 137
5.5.4 精度等級對系統特性的影響 138
5.6 齒距累積偏差對系統動態特性的影響 140
5.6.1 單個齒距偏差的影響 141
5.6.2 正弦形式齒距累積偏差的影響 144
5.6.3 隨機形式齒距累積偏差的影響 147
參考文獻 154
第6章 軸系參數對齒輪系統動態特性的影響 158
6.1 考慮軸系變形的齒輪系統多點嚙合準靜態接觸模型 158
6.1.1 切片式嚙合作用面和分散式嚙合剛度 158
6.1.2 廣義靜態傳遞誤差和嚙合錯位 160
6.2 支承布局形式對齒輪系統準靜態/動態特性的影響 163
6.2.1 不同螺旋角齒輪副準靜態特性分析 165
6.2.2 人字齒輪副準靜態特性分析 169
6.2.3 齒輪系統動態特性分析 171
6.3 功率流向對齒輪傳動系統準靜態/動態特性的影響 172
6.3.1 不同螺旋角齒輪副準靜態特性分析 173
6.3.2 人字齒輪副準靜態特性分析 174
6.3.3 齒輪系統動態特性分析 175
6.4 軸繫結構參數對齒輪系統準靜態/動態特性的影響 175
6.5 支承參數對齒輪系統動態特性的影響 178
6.5.1 滑動軸承結構及工況參數的合理取值 180
6.5.2 結構參數對系統動態特性的影響 182
6.6 聯軸器對齒輪系統動態特性的影響 186
6.6.1 耦合聯軸器對齒輪系統動態回響特性的影響 187
6.6.2 聯軸器剛度對系統動態特性的影響 193
6.6.3 聯軸器結構參數對系統動態特性的影響 195
6.6.4 聯軸器耦合效應串聯齒輪箱動態特性的影響 198
參考文獻 214
第7章 低噪聲齒面修形設計方法 216
7.1 齒面修形基本原理和方法 216
7.2 不同修形方式的參數敏感性 218
7.2.1 不同修形方式下齒面準靜態接觸特性 219
7.2.2 不同修形方式對負載扭矩的敏感性 223
7.2.3 不同修形方式對嚙合錯位的敏感性 225
7.3 齒面組合修形穩健設計 226
7.3.1 穩健最佳化設計和Pareto解集 226
7.3.2 齒面修形穩健最佳化數學模型的建立及求解 227
7.3.3 齒面修形穩健解分析 229
7.4 考慮軸系變形的齒面補償修形 230
7.4.1 軸系變形引起的嚙合錯位分析 230
7.4.2 齒面補償修形設計與分析 230
參考文獻 233
第8章 齒輪箱體結構噪聲和空氣噪聲計算方法 234
8.1 齒輪箱體結構噪聲計算的有限元法 234
8.1.1 齒輪系統-箱體全有限元模型 234
8.1.2 齒輪系統動力學和箱體有限元混合模型 235
8.1.3 全有限元模型和動力學-有限元混合模型的對比 236
8.1.4 結構噪聲計算中支承系統阻抗特性的計入方法 237
8.1.5 結構噪聲計算中阻尼材料特性的計入方法 243
8.2 齒輪箱體空氣噪聲計算的有限元/邊界元法 246
8.2.1 有限元/邊界元法計算空氣噪聲的原理和流程 246
8.2.2 齒輪箱體空氣噪聲計算實例 249
8.3 齒輪箱體空氣噪聲計算的統計能量分析法 250
8.3.1 統計能量分析法的基本原理 250
8.3.2 統計能量分析中的基本參數 253
8.3.3 等效統計能量分析法 255
8.3.4 齒輪箱體空氣噪聲等效統計能量分析步驟 258
8.3.5 齒輪箱體空氣噪聲等效統計能量分析實例 259
8.4 齒輪箱體空氣噪聲的預估公式 262
8.4.1 空氣噪聲預估的經驗公式 262
8.4.2 計入誤差的齒輪箱體噪聲預估公式擬合流程 263
8.4.3 模型匹配性驗證 263
8.4.4 齒輪箱體空氣噪聲預估公式誤差項擬合 265
8.5 齒輪箱體空氣噪聲計算方法的對比 270
參考文獻 271
第9章 齒輪箱體結構的低噪聲拓撲最佳化設計方法 273
9.1 結構最佳化的數學表達和分類 273
9.1.1 結構最佳化的數學表達 273
9.1.2 結構最佳化的分類 274
9.2 常用的低噪聲拓撲最佳化模型 275
9.2.1 結構特徵頻率設計的拓撲最佳化模型 275
9.2.2 結構振動特性設計的拓撲最佳化模型 276
9.2.3 聲學特性設計的拓撲最佳化模型 277
9.3 基於聲學貢獻量的低噪聲拓撲最佳化模型 277
9.3.1 齒輪箱體結構對聲學傳遞向量的影響 277
9.3.2 聲學貢獻量最大區域的確定 282
9.3.3 拓撲最佳化方程及靈敏度分析 284
9.3.4 拓撲最佳化模型的驗證 286
9.4 齒輪箱體結構的多場點低噪聲設計 291
9.4.1 齒輪箱體結構的多場點低噪聲設計流程 291
9.4.2 齒輪箱體結構的多場點低噪聲設計實例 291
參考文獻 301
第10章 齒輪-箱體-基礎耦合振動特性 303
10.1 計入支承剛度特性的齒輪嚙合剛度 304
10.1.1 計入支承剛度的齒輪嚙合剛度計算有限元法 305
10.1.2 計入支承剛度的齒輪嚙合剛度計算有限元-接觸力學混合法 306
10.2 齒輪-箱體-基礎耦合系統動力學建模方法 308
10.2.1 阻抗綜合法 308
10.2.2 有限元法 314
10.2.3 靜態子結構法 316
10.3 支承系統阻抗對耦合系統動態特性的影響 318
10.3.1 箱體阻抗對耦合系統動態特性的影響 318
10.3.2 隔振器阻抗對耦合系統動態特性的影響 323
參考文獻 329
第11章 齒輪傳動裝置振動傳遞特性 332
11.1 一般隔振系統振動傳遞分析 332
11.1.1 一般隔振系統動力學建模方法 332
11.1.2 評價指標及振動傳遞分析 337
11.2 齒輪系統多分層多路徑振動傳遞分析 339
11.2.1 齒輪振動功率 341
11.2.2 齒輪-軸傳遞功率 343
11.2.3 軸-軸承傳遞功率 344
11.2.4 軸承-箱體傳遞功率 345
11.2.5 箱體-隔振器傳遞功率 347
11.2.6 隔振器-基礎傳遞功率 349
11.3 齒輪系統振動傳遞參數影響規律 351
11.3.1 嚙合阻尼的影響 351
11.3.2 軸段阻尼的影響 352
11.3.3 軸承剛度的影響 354
11.3.4 軸承阻尼的影響 355
11.3.5 箱體剛度的影響 356
11.3.6 箱體阻尼的影響 357
11.3.7 隔振器彈性模量的影響 358
11.3.8 隔振器阻尼的影響 360
11.3.9 基礎剛度的影響 361
11.3.10 基礎阻尼的影響 362
11.4 不同隔振形式對振動傳遞的影響 363
參考文獻 366
第12章 齒輪傳動裝置低噪聲設計準則與方法 367
12.1 齒輪傳動裝置低噪聲設計準則 367
12.2 齒輪傳動系統低噪聲設計方法 368
12.2.1 齒輪參數匹配 368
12.2.2 齒面修形 371
12.2.3 齒輪系統剛度匹配 372
12.2.4 齒輪加工精度與負載工況的匹配 374
12.3 齒輪箱結構低噪聲設計方法 376
12.3.1 齒輪箱剛度合理布局 377
12.3.2 齒輪箱的阻尼設定 379
12.4 齒輪箱的隔振設計 380
12.5 結束語 381
參考文獻 381
附錄 383
附錄A 模態疊加法 383
附錄B 系統物理參數識別的骨架線方法 384
附錄C 機械阻抗基本概念 386
附錄D 連續Timoshenko梁動力學建模 387
附錄E 阻抗綜合法 390
參考文獻 391
