齿轮箱结构振动与噪音的问题预测

齿轮箱作为机械传动零部件凭借其传动效率高，结构紧凑，传动比稳定和寿命长等优点得到了广泛的应用。随着现代工业的不断发展，齿轮传动不断朝着高速、重载、大功率的方向发展，这必然带来了更为严峻的齿轮箱振动与噪音问题。由于齿轮箱在各种机械传动中日益重要的作用，而能有效的对齿轮箱的噪音与振动的控制就显得非常重要。

从齿轮箱振动与辐射的特性出发来设计生产齿轮箱或是对现有的齿轮箱进行有效的改造，必将大大改善当前齿轮箱振动噪音过大的掌控。而随着计算机技术的发展，各种仿真软件的出现与不断的发展完善为解决振动噪音的预测提供了可靠的工具。其中有限元边界元方法是应用的最多也最为成熟的噪音预测方法。

齿轮箱的振动主要是由齿轮的振动经过轴系传到齿轮箱，激励齿轮箱箱体的振动，从而辐射噪音。而齿轮箱中的齿轮振动产生的激励是十分复杂的，包括轮齿啮合过程中碰撞产生的啮合冲击激励，不断变化的综合刚度激励以及齿轮生产与安装误差导致的误差激励等。

齿轮箱的有限元建模过程中对模型进行了适当的简化，忽略了齿轮箱箱体和齿轮上的分倒角。计算齿轮箱表面节点的振动响应，并以此作为齿轮箱噪音预测的边界条件。

齿轮箱结构噪音预测可采用边界元方法，结构表面辐射噪音是由于结构振动产生的，因此可把齿轮箱和周围的空气看作是一个声学系统。边界元分析首先需要建立边界元模型，边界元模型实际上就是通过对齿轮箱外表面进行提取并划分网络来实现的。利用直接边界元法对齿轮箱外部声场进行求解，同时在齿轮箱外侧建立立方体场点，以获得各侧面声强云图，便于与声强测试结果进行比较。

通过以上的实验可以知道，齿轮啮合频率为影响齿轮箱噪音的主要频率，该频率下结构噪音较大的主要原因是齿轮箱非支撑侧面的刚度不够，可以采用在该侧面添加筋板来改善其刚度，已达到降低齿轮箱结构噪音的目的。边界元方法从齿轮箱的动态特性和声学特性角度来分析齿轮箱的真的与辐射噪音的特性，由声强测试结构可知，预测结果基本准确的反映了齿轮箱辐射噪音的特性，表明了该方法应用于齿轮箱噪音预测的有效性，为齿轮箱的振动与噪音控制及优化设计提供了依据。