增速传动系统齿轮拍击振动特性研究

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传动系统的噪声与振动特性分析与优化设计

传动系统的噪声与振动特性分析与优化设计传动系统的噪声与振动特性分析与优化设计摘要：传动系统在现代机械设计中起着非常重要的作用。

然而，传动系统本身具有一些不可避免的问题，如噪声和振动。

传动系统的噪声和振动对机械系统的运行效果和工作环境都有着重要的影响。

因此，对传动系统的噪声与振动特性进行分析与优化设计是非常必要的。

本论文将重点研究传动系统的噪声与振动特性的分析方法和优化设计方案。

关键词：传动系统，噪声，振动，分析，优化设计引言：传动系统是现代机械设计中常见的一种机构，用于传递动力和运动。

然而，传动系统常常会产生噪声和振动，对机械系统的正常运行和工作环境都带来不利影响。

噪声和振动不仅会对机械设备的使用者造成健康问题，还会引起设备的损坏和寿命的缩短。

因此，对传动系统的噪声和振动特性进行分析与优化设计是非常重要的。

一、传动系统噪声特性分析1. 噪声产生机理传动系统噪声的产生机理有以下几种：齿轮啮合噪声、轴承振动噪声、齿轮波动噪声、传动链路撞击噪声等。

齿轮啮合噪声是传动系统中最主要的噪声来源，其产生原因主要是齿轮的啮合过程中产生的冲击和振动。

2. 噪声测试方法传动系统噪声的测试方法有很多种，常用的有声学法、振动法和傅里叶分析法。

声学法是最常用和有效的测试方法之一，主要通过将噪声转化为电信号，然后用声学设备进行测试和分析。

振动法是通过测量传动系统的振动量来评估噪声水平，可以通过加速度传感器或振动传感器进行测量。

傅里叶分析法则是通过将噪声信号进行频谱分析，从而得到噪声频谱的特征。

二、传动系统噪声优化设计传动系统的噪声优化设计是通过优化传动系统的结构、材料和工艺等方面来减小噪声和振动的产生。

噪声优化设计主要有以下几个方面：减小齿轮啮合冲击、改善轴承系统、优化齿轮制造工艺等。

1. 减小齿轮啮合冲击齿轮啮合冲击是传动系统中噪声的主要来源之一。

减小齿轮啮合冲击可以采取以下几种方法：通过优化齿轮齿数和设计齿形来减小齿轮啮合冲击；采用减震器等措施来消除冲击和振动；通过表面处理或润滑剂改善齿轮的运动平稳性。

机械齿轮传动系统的振动特性研究

机械齿轮传动系统的振动特性研究作者：张德祯来源：《中国新技术新产品》2012年第03期摘要：随着科学技术的不断发展，机械工业面貌日新月异，机械的运转速度越来越高，因此人们对机械产品的动态性能提出了愈来愈高的要求。

齿轮传动是机械传动中应用最为广泛的一种也是机械传动的重要组成部分，在国民经济建设中起着举足轻重的作用。

在航空、船舶、汽车等领域中，其重要性尤为突出。

齿轮变速箱主要由箱体、轴承、传动轴和齿轮构成，有关研究表明，变速箱是拖拉机的主要噪声源之一，变速箱的噪声主要由箱中的传动齿轮产生。

关键词：齿轮传动系统振动特性中图分类号：U223.5+13文献标识码：A1齿轮传动振动国内外研究概况研究表明：机械的振动和噪声，其中大部分来自齿轮传动工作时产生的振动，因此机械传动中对齿轮动态性能的要求就更为突出。

要满足这一要求，人们开始把越来越多的注意力转向齿轮传动的动态性能研究。

具体地说，就是研究齿轮传动系统的动载荷、振动和噪声的机理、计算和控制。

就需要从振动角度来分析齿轮传动装置的运转情况，并按动态性能最佳的目标进行设计。

为了解决上述问题，以研究齿轮传动和噪声特性为主要内容的齿轮动力学十多年来得到了较广泛的重视和研究，日本机械工程学会1986年对齿轮实际调查与研究表明，评价齿轮高性能化的前两项分别为低噪声和低振动。

1992年在美国机械工程协会主办的第六届机械传动国际学术会议(6th Intenational Power Transmission and Geartng Conference)上，齿轮动力学研究得到了普遍的重视，宣读论文占总数的21％，列发表论文数的第一位，突出表明了齿轮传动向高速、重载方向发展后，其动力学研究的紧迫性。

我国于1984年成立了机械工程学机械传动分会齿轮动力学会组，并成功地举行了三次全国齿轮动力学学术会议，促进了我国学者在这一领域内的发展。

对于齿轮轮齿的误差激励，早在1958年，Harris就认为它是引起齿轮振动的三种主要内部激励之一。

基于解决传动系统变速器齿轮敲击的分析方法

】万里翔，王波1 刘雪莱2,侯秋丰3,姚实聪4,上官文斌2
（1.西南交通大学机械工程学院成都，610031）（2.华南理工大学机械与汽车工程学院广州，510641）（3.宁波宏协股份有限公司宁波，315807）（4.中国汽车工程研究院股份有限公司重庆，401122）
摘要建立一汽车传动系统6自由度动力学模型，模型中包括发动机、离合器、变速器与整车，考虑了变速器内承载齿轮副以及非承载齿轮副啮合间隙。以变速器输入轴的角加速度值为评价指标，研究模型参数变化对传动系统扭转振动的影响。利用序列二次规划法对存在非承载齿轮敲击问题的某车辆的飞轮转动惯量和离合器设计参数进行优化。根据优化结果,试制了离合器，并对新旧离合器下传动系统非承载齿轮敲齿的情况进行测试，测试了变速器处的输入轴扭转角加速度、变速器壳体处加速度以及发动机舱变速器侧声压。测试结果表明，增大飞轮侧转动惯量和离合器阻尼转矩、合理地调节离合器刚度可以衰减变速器输入轴角加速度幅值，抑制非承载齿轮副敲击现象。
关键词传动系统；非承载齿轮；齿轮敲击；离合器；齿轮拟合模型中图分类号 U463.21； TH113. 1
1问题的引出
变速器作为汽车传动系统的关键部件，其齿轮敲击问题是变速器主要的噪声、振动与声振粗糙度（noise, vibration, harshness,简称 NVH ）问题之一「门。为了防止受热膨胀后齿轮副卡死，在设计齿轮副时啮合齿轮对间留有间隙，而当齿轮副之间的相对位移往复地越过齿侧间隙时，齿轮副会产生敲击现象⑵。齿轮敲击发生于变速器的常啮合非承载齿轮副，其解决方法主要有:降低发动机输出转速的波动;从传递路径上增加隔音措施；调整飞轮惯量、离合器刚度阻尼等参数和齿轮副齿侧间隙。
某乘用车（发动机排量为1. 5L,5挡手动变速器）在3挡全油门加速工况下，主观感受存在异响。 NVH测试结果如图1、图2所示。从图1变速器侧的声压总值测试结果可以看到，在发动机转速为 1 900 r/min附近时，变速箱侧的噪声增加，同时变速器输入轴的角加速度幅值在相同转速位置也增加-这一现象的原因之一是由于发动机激励使传动系统共振，进而引发非承载齿轮对间敲击3 * 。图2 所示为变速器处的声压信号瀑布图，在发动机转速为1 900 r/min附近时，从500 Hz到5 500 Hz均存

汽车变速箱齿轮传动系动力学振动特性的研究

型式：冷直列四冲程汽油机；水缸数：４缸；
因此，要采用仿真分析的手段对变速箱齿轮传动系有必动力学特性进行分析，以便寻找相应的振动和噪声源。
近年来，国内外众多学者在齿轮传动系动力学特性分析中开展了广泛的研究，得了较多研究成果；取文
献［］用一维到三维多体动力学方法对车辆传动系１采
标定工况：１Ｗ／ Leabharlann ０Ｒｍ；１２Ｋ６０ｐ
最大扭矩点：９ｍ４０ｐ１２Ｎ／５０Ｒｍ；
动力学特性进行了分析研究；文献［］２采用数值仿真结合实验的方法分析了某自动变速箱传动轴系的齿轮啮合呜呜噪声的动力学特性，察了轮齿啮合特性及轴考承动态载荷；文献［］对变速箱齿轮啮合敲击噪声进３针行了参数敏感度分析，析发现齿侧背隙对导致的齿分轮传动咔嗒噪声有重要贡献，通过仿真手段验证了并
振
动
与
冲
击
第２９卷第１期
ＪＯＵＲＮＡＬＢＯＦＶＩＲＡＴＩＯＮＡＮＤＨ０ＣＫＳ
汽车变速箱齿轮传动系动力学振动特性的研究
郭磊，郝志勇，蔡军，刘波
（．江大学发动机振动噪声实验室，州３０２；．１浙杭１０７２重庆长安汽车工程研究院，重庆）

机器振动特征分析(3)齿轮

振动分析可检测齿轮的故障
• 齿的磨损
• 齿承受过大负载 • 齿轮偏心或齿隙游移 • 齿破裂或断齿 • 齿轮组合状态问题 • 追逐齿问题
齿轮振动测量位置选择
• 在每个可接近的轴承座进行振动测量，传感器应该尽可能固定在靠近轴承承。通常是只能在距轴承有一定距离的地方测量，这种情况下，应确保框架或内部腹板直接连到轴承座上，在这些地方布置传感器并尽可能接近。
合中或者重新定位齿轮时使啮合的齿损坏，于是在定期监测的频谱中突然出现齿轮组合状态频率(GAPF)。
追逐齿问题
1. 如果低速齿轮和高速齿轮都有故障，高、低速齿轮的各自的故障同时进入啮合时，将对振动产生最大的影响，这就是追逐齿频率。
2. 追逐齿频率非常低，一般低于20Hz。常规传感器及频谱仪难以检测，需要低频检测。
追逐齿故障
1. 大齿轮和小齿轮的故障可能在制造时造成的，或由于错误的处理，或在现场造成的。
2. 有这种齿故障的齿轮装置通常由于松动发出“轰鸣”声。有故障的小齿轮的齿和大齿轮的齿两者同时进入啮合时发生最大效应。(在某些传动中，可能仅每10到20转出现一次)。
3. 追逐齿频率调制啮合频率(GMF)和齿轮转速频率。
皮带松动/磨损或不匹配问题
1. 皮带磨损问题振动特征：频谱图中出现皮带振动频率的3、4次谐频，通常2×皮带振动频率占主导。此外，皮带磨损有时会抬高亚同步频率范围内的基线振动值。如果皮带转速频率的某谐频比较靠近驱动轮转频或被驱动轮转频时，可能会引起振动的不稳定。
皮带转速频率的计算公式：
பைடு நூலகம்皮带转速频率=
齿轮不对中
齿轮故障分析举例
• 在就近的另一台相同结构的压缩机上、相同位置处测量的频谱图进行比较，可见其2X OPMF（59565 CPM）的幅值是相当低的。

风力发电增速齿轮箱的动态特性和振动响应分析

风力发电增速齿轮箱的动态特性和振动响应分析引言：随着全球对可再生能源的需求增长以及环境保护意识的提高，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，越来越受到重视。

风力发电机组的核心部件之一是齿轮箱，它负责将风轮传递的力转化为发电机可以利用的电能。

齿轮箱的性能对风力发电机组的功率输出和寿命具有重要影响。

因此，了解风力发电增速齿轮箱的动态特性和振动响应分析，对于优化设计和提高可靠性至关重要。

1. 风力发电增速齿轮箱的动态特性分析风力发电增速齿轮箱是风力发电机组中一个关键的传动装置，其主要功能是将风轮转速提高到发电机工作转速。

为了确保高效的功率输出和稳定的运行，齿轮箱的动态特性需要被全面了解和分析。

主要的动态特性分析包括以下几个方面：1.1 齿轮传动特性分析齿轮传动是齿轮箱中传递力和扭矩的主要方式，了解齿轮传动的动态特性对于分析齿轮箱的性能至关重要。

通过建立齿轮传动系统的动力学模型，可以分析齿轮间的接触力、动力破坏等问题，以及齿轮箱在不同工况下的传递效率和能量损耗情况。

1.2 轴承特性分析轴承作为齿轮箱中支撑齿轮和传递力的关键部件，其性能对齿轮箱的工作稳定性和寿命具有重要影响。

轴承的动态特性包括刚度、阻尼和阻力等参数，通过分析轴承的动态性能，可以预测轴承在不同振动频率下的工作状态，为齿轮箱的优化设计和性能改进提供依据。

1.3 动力学模态分析齿轮箱的动力学模态分析可以揭示其固有的振动特性。

通过对齿轮箱进行模态分析，可以获得其固有频率、振型和振动模态。

这些信息对于了解齿轮箱的振动特性以及振动源的定位和控制具有重要意义。

同时，在齿轮箱设计和优化过程中，动力学模态分析也是一种常用的评估方法。

2. 风力发电增速齿轮箱的振动响应分析振动是齿轮箱故障的主要表现之一，对于风力发电增速齿轮箱的振动响应进行分析可以提前发现潜在的故障，确保机组的安全稳定运行。

主要的振动响应分析包括以下几个方面：2.1 振动传感器的安装振动传感器的正确安装对于测量和分析齿轮箱的振动响应至关重要。

机械设备典型故障的振动特性

机械设备典型故障的振动特性1. 引言机械设备在正常运行过程中，可能会出现各种故障，其中振动故障是一种常见的故障类型。

振动特性是用来描述机械设备振动状态的重要参数，通过对振动特性的分析，可以确定故障的类型和严重程度，并采取相应的维修措施。

本文将介绍机械设备典型故障的振动特性，包括离心机械设备的不平衡振动、齿轮传动的故障振动、轴承的故障振动以及主轴的故障振动。

2. 离心机械设备的不平衡振动离心机械设备的不平衡振动是一种常见的故障类型。

当离心机械设备的转子存在不平衡时，会导致设备产生振动。

不平衡振动的特点是振动频率较低，振动幅值较大。

不平衡振动的振动特性可以通过振动传感器进行监测和分析。

常见的振动特性参数包括振动幅值、振动频率和相位。

3. 齿轮传动的故障振动齿轮传动是机械设备中常用的传动方式之一，但是在使用过程中会出现齿轮的故障，导致振动增大。

齿轮传动的故障振动可以分为齿轮啮合故障和轴承故障两种情况。

•齿轮啮合故障振动：齿轮啮合故障会导致传动系统产生周期性振动，其频率与齿轮的啮合频率有关。

常见的齿轮啮合故障包括齿轮齿面磨损、齿轮齿面脱落等。

•轴承故障振动：轴承是机械设备中常见的零部件之一，当轴承出现故障时，会导致传动系统产生高频振动。

轴承故障的振动特点包括高频率、小幅度的振动，振动信号中常含有谐波成分。

轴承是机械设备中常见的关键零部件之一，其故障会导致设备振动增大。

轴承的故障振动可以分为内圈故障、外圈故障和滚动体故障三种情况。

•内圈故障振动：内圈故障会导致轴承产生低频振动，其振动频率一般较低，并且振动幅值较大。

•外圈故障振动：外圈故障会导致轴承产生高频振动，其振动频率一般较高，并且振动幅值较小。

•滚动体故障振动：滚动体故障会导致轴承产生特定频率的振动，其频率与滚动体的旋转频率有关。

主轴是机械设备中常见的关键部件之一，其故障会导致设备振动增大。

主轴的故障振动特点与轴承的故障振动类似，包括低频振动、高频振动以及特定频率的振动。

齿轮传动轴的动力学特性与稳定性分析

齿轮传动轴的动力学特性与稳定性分析摘要：齿轮传动轴是机械系统中常用的一种传动装置，其在工程应用中起着重要的作用。

本文旨在研究齿轮传动轴的动力学特性与稳定性，通过分析齿轮传动轴的振动特性，探讨齿轮传动轴的稳定性问题。

1.引言齿轮传动轴是一种常见的转动传动装置，可将电动机等动力源的转速和扭矩传递到负载上。

在实际工程应用中，齿轮传动轴的振动问题对于传动的可靠性和使用寿命起着重要的影响。

因此，对齿轮传动轴的动力学特性与稳定性进行深入研究具有重要意义。

2.齿轮传动轴的动力学特性齿轮传动轴的动力学特性主要包括振动特性和动力响应特性两个方面。

2.1 振动特性齿轮传动轴在传动过程中会受到各种外部激励的作用，如转矩激励、不平衡力激励等。

这些激励会引起齿轮传动轴的振动，产生各种振型，包括轴向振动、弯曲振动和扭转振动等。

振动特性的研究可以通过振动测试和有限元仿真等方法进行。

2.2 动力响应特性齿轮传动轴在受到外部激励时会产生动力响应，即产生相应的转速和扭矩变化。

对于齿轮传动轴来说，动力响应的主要问题是转矩涨落和动力传递误差。

通过分析转矩涨落和动力传递误差的大小和频率特性，可以评估齿轮传动轴的动力性能和传动效率。

3.齿轮传动轴的稳定性分析齿轮传动轴的稳定性指的是齿轮传动轴在一定速度范围内的转速稳定性和转向稳定性。

稳定性问题是齿轮传动轴设计和应用中需要重点考虑的问题。

3.1 转速稳定性转速稳定性是指齿轮传动轴在工作过程中转速的稳定性能。

转速的不稳定性主要由于转矩涨落引起，而转矩涨落又与齿轮传动轴的结构和工作条件有关。

在设计齿轮传动轴时，可以采用增加刚度和减小转矩涨落的方法来提高转速的稳定性。

3.2 转向稳定性转向稳定性是指齿轮传动轴在工作过程中转向的稳定性能。

在齿轮传动轴中，转向不稳定性主要是由于基本频率的共振引起的。

因此，在齿轮传动轴的设计过程中，需要仔细选择齿轮的参数和优化齿轮传动轴的结构，以提高转向的稳定性。

4.影响齿轮传动轴稳定性的因素齿轮传动轴的稳定性受到多种因素的影响，包括设计参数、工作条件和制造误差等。

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ＶｉｂｒａｔｉｏｎｃｈａｒａＣｌ［ｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇｅａｒｒａｔｔｌｉｎｇｉｎｓｐｅｅｄ
ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ
１０００８４；２．重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆４０００４４）
摘要：齿轮的拍击振动效应是增速传动系统复杂动力学特性的重要表征，研究内外部激励对拍击振动的影响，
对进一步阐述拍击振动规律具有重要意义。通过搭建一级增速齿轮传动试验台，采用光电编码器和ＮＩ数据采集系统对主动轮和从动轮转速脉冲进行测量和采集，分析主动轮与从动轮的弧长差曲线和转速差曲线，验证了增速传动下的齿轮
ＳＨＥＮＧａｎｇ，ＸＩＡＮＧＤｏｎｇ，ＭＯＵＰｅｎｇ，ＹＡＮＧＷｅｉ，ＺＨＡＯＱｉａｎｇ
（１．ＴｈｅＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ；
往齿背靠近的趋势；随着啮合轮齿间的侧隙增大，相应的拍击门槛转速降低，更易出现拍击振动现象。关键词：拍击；振动特性；弧长差；侧隙；门槛值中图分类号：ＴＨ１３２；ＴＨ１１３文献标志码：ＡＤＯＩ：１０．１３４６５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉＶＳ．２０１５．０７．０１２
拍击效应。然后针对不同齿侧间隙与不同转速等试验条件，开展系列化的拍击振动特性研究。分析发现：不同试验条件
下的弧长差包络线均呈正弦波动趋势，且其变化幅值随着转速升高而出现缩小的趋势，而弧长差中心线位置的规律性不
明显，与齿侧间隙、主动轮转速无关，仅与齿轮副初始位置相关；当拍击效应发生时，随着转速升高，拍击位置具有从齿向
２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｅｃｈｎｉａｃａｌＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｓｉｒｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｅａｒｒａｔｔｌｉｎｇｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｙｍｂｏｌｏｆｃｏｍｐｌｅｘｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｓｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｓｐｅｅｄｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｉｃｆａｎｃｅｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｉｎｌｕｆｅｎｃｅｓｏｆｉｎｔｅｒｎａｌａｎｄｅｘｔｅｎａｒｌｉｎｃｅｎｔｉｖｅｓｏｎｒａｔｌｔｉｎｇａｎｄｔｏｆｕｒｔｈｅｒｅｌａｂｏｒａｔｅｒａｔｔｌｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｓ．Ａｓｐｅｅｄｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｅｓｔ — ｂｅｄｗａｓｓｅｔｕｐｕｓｉｎｇｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｉｃｒｅｎｃｏｄｅｒａｎｄＮＩＤＡＳｔｏｃｏｌｌｅｃｔｒｏｔａｔｉｎｇｓｐｅｅｄｐｕｌｓｅｓ．Ｆｕｔｈｒｅｒｍｏｒｅ，ｇｅａｒｒａｔｌｔｉｎｇｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｗａｓ
振第３４卷第７期
动பைடு நூலகம்
与
冲
击
Ｖｏ１．３４Ｎｏ．７２０１５
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＩＯＮＡＮＤＳＨＯＣＫ
增速传动系统齿轮拍击振动特性研究
沈岗，向东，牟鹏，杨为，赵强
（１．清华大学机械工程系，北京
ｖｅｉｆｒｉｅｄｂｙｎａａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｒｅａｌｅｎｇｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｎｄｒｏｔａｔｉｎｇｓｐｅｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｍｅｓｈｉｎｇｇｅａｒｓ．Ｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｓ，ａｓｅｒｉｅｓ