船用齿轮箱是船舰的重要零件之一,其传动性能是船舰动力系统正常运行的关键。船用齿轮箱结构复杂、工作环境恶劣、传递功率高,振动噪声问题尤其突出。因此,开展齿轮箱振动特性分析及减振效果研究,对提高船用齿轮箱运转平稳性具有一定的理论意义及工程应用价值。论文来源于国家自然科学基金项目,围绕船用齿轮箱的减振降噪问题,开展基于热弹耦合的齿轮修形分析、齿轮箱结合部参数识别及内部激励模拟、齿轮箱动态响应仿真及参数影响分析、齿轮系统减振效果仿真等方面的研究。论文的主要研究工作如下:(1)基于改进的摩擦热量离心抛射扩散模型计算齿面对流换热系数,根据等效圆盘模型得出端面对流换热系数,综合赫兹接触理论及摩擦生热分析求得齿面热流量,对船用齿轮箱轴系进行稳态温度场及热弹耦合仿真,计算热弹变形引起的各齿轮副啮入、啮出干涉量,得出齿轮副修形量,并与Sigg公式计算结果进行了对比分析。(2)采用集中参数法建立齿轮传动系统运动微分方程,结合模态试验所得的频响函数矩阵,对轴承、齿轮副的结合部刚度及阻尼进行参数识别;考虑时变啮合刚度和齿面制造误差,利用龙格库塔法求解传动系统运动微分方程,得出齿轮副传动误差曲线;综合齿轮时变啮合刚度、齿轮副传动误差及轮齿啮合冲击,对齿轮箱内部动态激励进行了数值模拟。(3)建立齿轮-轴-轴承-箱体耦合有限元动力模型,沿各齿轮副啮合线施加内部激励,采用模态叠加法求得齿轮箱动态响应;在各级中心距及传动比相近的条件下,分析了斜齿轮齿数、模数等几何参数及齿廓修形对齿轮箱振动特性的影响规律,得出增加齿数、减小模数可提高齿轮的重合度,齿廓修形可避免啮合冲击,均有利于降低齿轮箱的振动。(4)以超弹性Mooney-Rivlin本构模型模拟橡胶的非线性弹性特性,建立了含锥形橡胶隔振器的船用齿轮箱有限元模型,通过动态响应仿真,对比分析了增设隔振器前后齿轮箱及基座动态响应的变化规律,研究隔振器橡胶材料参数对齿轮箱振动烈度和结构噪声的影响,隔振后基座振动量大大降低,齿轮箱振动量有所增加。