基于有限元法的齿轮箱辐射噪声预测与分析

利用有限元分析软件ANSYS对齿轮箱系统在齿轮啮合激励力作用下的动态响应进行计算,提取齿轮箱表面选定区域网格节点的法向振动速度.利用节点法向振动速度的均方根值对选定区域以及箱体各表面的辐射噪声进行预测,得到辐射噪声的声压级与声功率级.通过与实测数据进行对比,证明预测结果与实测结果基本吻合.     

基于混合LES/BEM方法的汽车侧窗结构风振噪声分析

利用大涡模拟（Large Eddy Simulation,LES）方法对某轿车的侧窗风振噪声进行计算,其结果与整车道路测试实验结果吻合良好.对相应流场下的车窗进行结构振动特性计算,结果表明汽车高速行驶时车窗结构受内外气流影响会产生微米级的振动.据此振动结果,运用边界元法（Boundary Element Method,BEM）模拟车内辐射声场分布、场点声压频率响应以及车窗板件声学贡献量,结果表明汽车开窗高速行驶时,风振噪声是汽车高速行驶时驾驶员耳旁噪声的主要来源,但在某些频率下车窗辐射声场会有明显的声学响应,其中后窗的辐射声压贡献量占主要部分,开启的侧窗声学贡献量要高于其他侧窗的声学贡献量.     

Hilbert-小波变换的齿轮箱故障诊断*

采用希尔伯特—小波变换对振动加速度传感器获取的齿轮箱振动响应信号进行特性分析。利用小波变换分解获得振动响应信号的各层高频信号小波系数和低频信号小波系数,对小波系数进行重构获得具有不同特征时间尺度的各高频信号和低频信号;再对分解的信号进行希尔伯特变换获得时频信息谱以提取系统的统计特征信息,实现监测齿轮运转工作状态,及时发现齿轮的早期故障,提高机械运行的安全性。仿真研究结果表明,小波变换分解和希尔伯特边际谱方法在故障信息诊断方面是可行和有效的,提高了故障检测的可靠性。     

高速齿轮箱非正常振动的分析和处理

齿轮传动系统的稳定性对整个机组有着重要的影响,但是在齿轮和齿轮轴的生产加工过程中未能满足所需要的精度要求,及齿轮箱运行前的安装找正不正确以及使用过程中齿轮出现磨损、点蚀、油膜涡动等等问题都会使齿轮箱产生非正常的振动,因此要逐步排除齿轮箱振动可能存在的原因并及时给予处理,以保证机器能够安全运行。本文主要阐述高速齿轮箱产生非正常振动的部分原因以及解决办法。     

齿轮箱吊杆节点刚度对轴箱内置式高速列车驱动系统动态特性影响研究

为探明齿轮箱吊杆节点刚度对驱动系统悬挂节点力和驱动系统振动加速度的影响规律,以某型轴箱内置式高速动车为研究对象,基于多体动力学理论,建立了考虑驱动系统和齿轮啮合的车辆系统动力学模型,研究了齿轮箱吊杆节点刚度对齿轮箱吊杆节点力、电机吊点力、齿轮箱车轴铰接力、车辆平稳性和驱动系统振动加速度的影响.研究结果表明：由于1、2位驱动系统的齿轮啮合力方向不同,1位驱动系统悬挂节点的垂向力比2位驱动系统悬挂节点的垂向力大.齿轮箱吊杆节点刚度在1～30 MN/m增大时,1位齿轮箱吊杆节点力增大,1位电机吊点力减小,1位齿轮箱车轴铰接纵向力增大、横向力减小;2位齿轮箱吊杆节点力增大,2位电机吊点垂向力增大,纵向力和横向力减小,2位齿轮箱车轴铰接纵向力减小,横向力增大.齿轮箱吊杆节点刚度在30～100MN/m增大时,各悬挂节点力变化不明显.此外,车体的平稳性指标、电机和齿轮箱的振动加速度受齿轮箱吊杆节点刚度变化的影响较小.     

弹性支撑下风电机组传动系统结构动力分析

考虑水平轴风力发电机组齿轮箱弹性支撑的柔性连接特性,基于集中质量思想和拉格朗日方法,建立风力发电机传动系统多体动力学模型,研究了齿轮箱弹性支撑对传动系统结构动力学特性的影响.利用动力学模型和模态分析方法,得到了由弹性支撑耦合到系统后的模态频率,并获取了在该模态激励下的模态动能分布.采用变参数方法进行传动系统模态对齿轮箱弹性支撑刚度变化的敏感性分析,利用模态叠加法进行齿轮箱体的动响应分析.数值求解结果和分析表明,考虑齿轮箱弹性支撑的传动系统某阶固有频率即为弹性支撑下齿轮箱体振动主模态;弹性支撑线刚度对传动系统低频率固有模态存在一定影响;齿轮箱体振动分析时应考虑1阶和2阶的低频模态较为合理.本研究工作对传动链系统方案可靠性设计和抑制传动链振动的加阻控制提供了一定理论基础.     

新能源汽车低频振动噪声传递路径模拟方法

针对新能源汽车低频噪声分布规律具有复杂性,造成噪声传递路径模拟难度加大等问题,提出新能源汽车低频振动噪声传递路径模拟方法.定义声阻与声抗以明确材料声学特征,以此为基础建立新能源汽车低频振动方程.分析低频振动噪声传递路径,使用力锤激励法测量传递函数,同时采用悬置刚度方法测量激励力,分析噪声激励响应,并修正噪声响应系数.计...     

基于递推参数辨识的齿轮箱故障在线检测

为实现齿轮箱故障的在线检测,提出基于递推AR模型参数辨识的齿轮箱振动信号在线辨识方法。对实验室的齿轮箱进行不同工况下振动信号的检测,利用最优辅助变量法确定其自回归模型的阶次和模型参数的初值,以自回归模型系数作为状态变量,采用Kalman滤波器技术进行在线递推参数辨识。实验结果表明,该方法中参数变化量的2-范数会发生突变,能检测出齿轮磨损和轴承外圈剥落的故障。     

外部激励对齿轮箱系统振动能量传递特性的影响

针对齿轮箱的振动噪声控制问题,分析了外部激励对齿轮箱非线性系统振动能量传递特性的影响。采用子结构综合法,建立了齿轮箱非线性耦合系统的动力学模型,计算了耦合系统振动能量传递函数;采用数值求解方法,对齿轮箱非线性系统动力学模型进行求解,建立了系统的状态空间方程,并利用MATLAB对该状态空间方程进行了数值仿真。基于MATLAB,对具有对称结构的齿轮箱系统进行了数值仿真,研究了外部激励对系统振动能量传递特性的影响。该系统为齿轮箱振动噪声控制提供了新的理论依据。     

考虑齿轮啮合激励的齿轮传动轴系扭振特性分析

在传统齿轮传动轴系扭转振动计算中,将齿轮副简化为单一惯量而忽略齿轮啮合动态激励,会导致轴系扭转振动特性分析的结果不能正确描述轴系实际工作状态.本文以齿轮传动轴系为对象,考虑齿轮啮合的动态特性,建立轴系扭转振动当量模型.对齿轮啮合时变刚度和啮合激励力进行Matlab数值模拟.将Newmark逐步积分法应用于轴系扭转振动强迫振动响应的计算中,计算在齿轮啮合动态激励扭矩和外加负载扭矩的分别作用和共同作用下的轴系扭转振动响应情况,比较分析结果,说明了齿轮啮合动态特性是轴系扭转振动的重要激励源而不可忽视这一事实.     

A型地铁车内噪声分析和优化

为研究轨道车辆轻量化带来的车内振动噪声问题,基于某A型地铁车辆的有限元模型,建立其声学计算模型,以车体板件频率响应的振动位移结果作为声学激励,在车内布置ISO标准场点进行车内噪声分析.结果显示,车内各点声压级在频域上分布极不均匀,且普遍存在几个较大的峰值.分析目标板件的振动,提出几种减振降噪的优化方案.对比各方案发现,增加板件强度后振动和噪声都相应地减小;减振降噪需综合考虑优化后车体的整体强度和动力学性能.     

基于啮合频率调制现象的齿轮振动信号辨识

齿轮是大多数旋转机械设备的核心零部件,也是主要的振动来源.为了评估齿轮箱的健康状态,从机械系统信号中提取齿轮箱的振动成分具有重要意义.齿轮的啮合频率包含了反映其运行状态的丰富信息,是进行齿轮在线监测和故障诊断的前提条件.通过理论分析和试验验证,解释了啮合频率调制现象,也就是当齿轮在重载条件下工作时,啮合频率会以啮合冲击的形式被调制到高频共振区.基于此现象,提出了一种齿轮振动信号辨识方法.在此方法中,通过迭代获得啮合能量比图,以确定啮合共振频带.此方法的性能通过试验台试验和叉车现场试验进行了验证.通过与快速谱峭度方法进行对比,证明所提出的方法适用于齿轮振动信号辨识,尤其是当齿轮处于重载条件时.     

短丝纤维卷绕牵伸齿轮箱故障信号的图像特征提取方法

针对短丝纤维卷绕牵伸齿轮箱故障信号不易提取的问题,提出了基于图像纹理信息的特征提取方法。通过对齿轮箱振动信号进行小波包双谱分析,获得具有稳定纹理信息的振动信号双谱图,采用基于小波变换对双谱图进行图像融合,提高图像的综合纹理特征。采用灰度共生矩阵的四个特征参数对振动信号的双谱图进行加权融合特征提取。在短丝生产线上对齿轮箱常见的齿轮破损和裂纹进行了实验分析,结果表明本文方法的故障识别率达到85%以上。     

PSO优化BP神经网络齿轮箱故障诊断

针对目前齿轮箱系统在利用神经网络故障诊断时存在正确识别率低和依靠经验选择参数的问题,提出了基于粒子群优化BP网络的齿轮箱故障诊断方法。简要介绍利用齿轮振动原理提取特征参数建立故障模型,该模型以齿轮箱特征向量为输入、故障类型为输出,详细分析了通过BP神经网络、概率神经网络和粒子群优化BP神经网络实现齿轮箱故障诊断。仿真结果表明,BP神经网络对齿轮箱故障诊断收敛速度慢,故障识别率为82%;概率神经网络的模型故障诊断识别率依据经验选取spread值决定,故障识别率最大为98%;粒子群优化后的BP神经网络故障诊断分类识别率为100%且自适应能力强。     

基于AR模型的齿轮箱振动故障检测

在分析了正常和故障状态下齿轮箱振动测试信号的基础上,提出了一种基于AR模型的齿轮箱振动故障检测的新方法,首先用正常状态下AR模型系数构造正常状态的特征向量及容差,然后将各状态下的AR模型系数与之比较,从而判断齿轮是否出现故障。实验结果表明,该方法是可行和有效的。     

基于AR模型的齿轮箱振动故障检测

在分析了正常和故障状态下齿轮箱振动测试信号的基础上,提出了一种基于AR模型的齿轮箱振动故障检测的新方法,首先用正常状态下AR模型系数构造正常状态的特征向量及容差,然后将各状态下的AR模型系数与之比较,从而判断齿轮是否出现故障。实验结果表明,该方法是可行和有效的。     

基于LabView平台的齿轮箱性能动态测试与诊断

提出了基于Labview技术的齿轮箱性能动态测试和故障诊断方法,给出了系统的软硬件结构和功能模块,通过对齿轮箱振动信号的采集、处理与分析,实现对齿轮故障的诊断。应用表明系统具有程序编写简单、抗干扰能力强、测试效率高的特点。大大提高了齿轮箱性能动态测试和故障诊断的水平。     

基于MCKD-EEMD近似熵和TWSVM的齿轮箱故障诊断

在复杂环境下齿轮箱信号往往会淹没在噪声信号中,特征向量难以提取;为了有效地进行故障诊断,提出了基于最大相关反褶积(MCKD)总体平均经验模态分解(EEMD)近似熵和双子支持向量机(TWSVM)的齿轮箱故障诊断方法;首先采用MCKD方法对强噪声信号进行滤波处理,在采用EEMD方法对齿轮箱信号进行分解,分解后得到本征模函数(IMF)分量进行近似熵求解,得到齿轮特征向量,最后将其输入到TWSVM分类器中进行故障识别;仿真实验表明,采用MCKD-EEMD方法能够有效地提取原始信号,与其他分类器相比,TWSVM的计算时间短,分类效果好等优点。     

火箭发动机喷流噪声数值模拟及声振分析

为给火箭系统结构振动响应分析提供有效载荷,采用雷诺平均N S（Reynolds averaged N S,RANS）方程求解喷流流场与用非线性声学求解器（Non linear Acoustics Solver,NLAS）求解喷流声场相结合的方法,对某高超声速火箭液体发动机喷流噪声进行数值模拟.用有限元法和统计能量分析相结合的方法,求解发动机模型在噪声作用下的全频段振动响应.计算结果表明：发动机喷流噪声声压级大小与喷流流场的湍流动能密切相关,湍流强度大的位置喷流噪声声压大;喷流流场初始段混合层内产生的噪声在高频段大于过渡区内产生的噪声,但中低频段却相反.     

船舶振动及舱室噪声评价集成软件开发

基于国际标准化组织（International Standard Organization, ISO）和国际海事组织（International Maritime Organization, IMO）关于船舶振动和噪声的评价标准,开发船舶振动及噪声一体化评估集成软件,给出船舶振动和噪声的评价方法和流程.实船振动和声学设计算例验证该软件评估结果的可靠性及评估过程的高效性.