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齿轮结构参数和误差对某动力装置主齿轮传动振动的影响

齿轮结构参数和误差对某动力装置主齿轮传动振动的影响 2011年12月09日 来源： 分类号：TH132.41　文献标识码：A文章编号：1001－2060（2000）02－0119-03The effect of Gear Structural Parameters and Errors on the Main Gear Transmission Vibrations of a Marine Propulsion PlantShi Huamin（Naval Engineering Academy）Abstract：Following the creation of a single-stage helical-gear transmission vibration model set up was a dynamics model for the main-gear transmission vibrations of a marine propulsion plant. A modal analysis method was employed to solve for the model. Analyzed and discussed was the effect of the structural parameters and errors on the main gear transmission vibrations. In addition, some pertinent conclusions were also obtained.Key words：gear transmission, vibration▲1　引言　　齿轮传动是船舶动力装置的主要组成部分，其性能直接影响到动力装置的正常工作。船用主机转速高，功率大，常引起齿轮的失效。失效原因除强度问题外，往往还由于齿轮振动过大。齿轮传动振动与噪声问题甚至影响到舰艇的战斗力与生命力。影响齿轮传动振动的因素主要包括：齿轮结构参数和加工安装误差、负载、润滑条件、轴及轴承、箱体等。本文利用模态分析法，研究了齿轮结构参数和加工安装误差等因素对某型动力装置主齿轮传动振动的影响，并提出了相应的减振措施。2　单级斜齿轮传动的振动微分方程　　在弹性支承情况下，作如下假设：　　(1)斜齿圆柱齿轮传动所传递的扭矩恒定；　　(2)轮齿为线弹性体。仅考虑法向变形，不考虑轮齿的塑性变形、热变形和轮体的变形；　　(3)除柔性扭力轴外其余轴均为刚性轴；　　(4)轮齿啮合时沿理论接触线全部接触；　　(5)仅考虑弯扭耦合振动。　　基于以上假设，单级斜齿轮传动振动微分方程为：　　(1)式中x,，──沿啮合线方向的位移、速度和加速度；M──齿轮副等效质量；J1、M1、J2、M2为主、从动齿轮对转轴的转动惯量和质量；rb1、rb2为主、从动齿轮基圆半径；ζ──相对阻尼系数，ζ＝0.05～0.15。大小取决于齿轮箱结构形式等；K──斜齿轮啮合刚度，K＝k(t,x)；F0──静态齿面作用力；Fe──附加齿面作用力，Fe＝knen(t,x),kn、en(t,x)分别为第n对啮合齿对的啮合刚度和瞬时综合误差，N为啮合对数。3　某型动力装置二级斜齿轮传动振动动力学模型3.1　动力学模型　　图中，J1，J2，J3，J4，J5为各轴的当量转动惯量；K12，K34，K56为各轴的扭转刚度；K23(t,x)，K45(t,x)分别为第一级和第二级齿轮副在瞬时t的啮合刚度；rb1，rb2，rb3，rb4为各齿轮基圆半径。　　利用前面的假设，图1所示系统可化为图2示的系统振动动力学模型。 图1　某型动力装置二级斜齿轮传动结构示意图图2　系统振动动力学模型该系统为多自由度振动系统，其振动方程为［J］｛｝+［C］｛｝+［K］｛｝＝｛Tθ｝　　　(1)其中｛θ｝｛

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