振 动 与 冲 击 第2 9卷第 5期 J U N LO IR TO N H C O R A FVB A INA DS O K V l 9N . 00 o 2 o521 .
小倾角船用齿轮箱系统固有特性研究
朱才朝1,王海霞1,张 磊1,宁 杰2,汪文霖2
(. 1 重庆大学 机械传动国家重点实验室, 重庆 403 ;. 0002 杭州前进齿轮箱集团股份有限公司, 杭州 310 ) 123
摘 要:小倾角船用齿轮箱由于输入轴与输出轴存在一个夹角, 使螺旋桨获得一个入水角, 可广泛应用于高速快
艇和游艇上, 开展小倾角船用齿轮箱系统动态特性研究具有重要的意义.论文以某小倾角船用齿轮箱为研究对象, 通过 支撑轴承把传动子系统和结构子系统耦合起来, 建立齿轮 -轴 -轴承 -箱体耦合系统三维有限元动力学分析模型.用 Lnzs aco 方法对系统固有特性进行了分析, 获得该小倾角船用齿轮箱固有频率和振型.用锤击法对该小倾角船用齿轮箱 验证了理论分析的正确性, 为小倾角船用齿轮箱的动态性能和优化改进奠定基础. 固有特性进行了试验模态分析, 关键词:小倾角船用齿轮箱; 耦合; 有限元分析; 试验模态 中图分类号:T 12 H 3 文献标识码:A
小倾角船用齿轮箱由于它的输出轴与输入轴有一 个夹角从而使螺旋桨获得了一个入水角, 解决了船用 可广泛应用于高速快艇 齿轮箱安装空间狭小的问题, 和游艇上.小倾角船用齿轮箱使用中出 现 较 大 的 振 动, 噪声和动载荷, 成为亟待解决的技术难题.目前国 内外关于船用齿轮箱的研究主要集中在平行轴齿轮传 动系统的研究, 针对小倾角船用齿轮箱系统的研究较
1 ] 少 [ -5 .因此, 开展小倾角船用齿轮箱动态特性分析,
实现齿轮系统的优化设计己成为重要的研究课题.论 文对小倾角船用齿轮箱系统特性进行了理论分析和实 验研究, 为其动态优化提供依据.
1 .输出齿轮 2 .顺车小齿轮 3 .倒车小齿轮 4 .倒车主动齿轮 5 .倒车从动齿轮 图1 传动系统简图 1 u u ga .f w r i o .ot t er2 o a n n3r e ep i p r dp i e r io vs nn 4 ee edin er5r e edi nga .r r r i a e r r e er v s v gg vs v Fg1T ese ho t nms o yt i . h kt fr s i i s m c a s ns e
1 小倾角船用齿轮箱基本结构及传动原理
小倾角船用齿轮箱具有倒顺车, 离合, 减速和承受 与主机配套, 组成船用动力机组. 螺旋桨推力的功能, 其工作过程分别沿顺车, 倒车两条线路执行, 齿轮箱的 传动简图如图 1 . 该齿轮箱有输入轴, 传动轴和输出轴, 输入轴由两 根同心的轴段组成, 通过离合器连接, 传动轴同输入轴 的布局基本相同.顺车时, 输入轴上的离合器脱开, 传 动轴上的离合器压紧, 动力从齿轮 4经过传动轴上的 齿轮 5将动力传给齿轮 2 再由齿轮 2传递给输出轴上 , 的齿轮 1 将动力输出; , 倒车时输入轴上的离合器压紧 开始工作, 动力由输入轴通过齿轮 3传递给齿轮 1将 动力输出.某小倾角船用齿轮箱参数见表 1 .
2 小倾角船用齿轮箱系统耦合三维有限元分 析模型
21 齿面方程及三维模型的建立 经过对图 1传动系统简图的分析已知, 小倾角船 齿轮 1和 用齿轮箱中的齿轮 1与齿轮 2为交错轴传动, 齿轮 3为相交轴传动, 齿轮 4与齿轮 5为普通斜齿轮传 动.齿轮 1为渐开线变厚齿轮, 齿轮 2和齿轮 3分别为 非渐开线变厚齿轮. 相交轴齿轮副为交错轴齿轮副的一种特殊情况, 两轴的空间位置 当齿轮副两轴间的最短距离为 0时, 就由交错变为相交.下面以交错轴传动为例, 根据共
67 轭原理 [ ,]由渐开线变齿厚齿面方程推导出非渐开线
基金项目:国家十一五科技支撑计划资助项目( 06 A 0 B 7- 1 ; 20 B F 1 0 0 ) 高 等学校博士点科学专向研究基金( 086104 ; 200100 ) 重庆市教育委员 会科学技术项目( J944 K011 ) 09- 4- 2 20 0 0 收稿日期:20 0 0 修改稿收到日期:09- 5- 8 第一作者 朱才朝 男, 博士后, 教授, 博士生导师,96年 8月生 16
变齿厚齿面方程.
14 2 表1 小倾角船用齿轮箱传动参数 T b1T ep rme r o s la g fnl ai a . h aa t s f ma n l icn t n e l eo i o maiegab xt nmi i r n ero r s s o a sn 输入级 参数 齿数 模数 / m m 螺旋角( ) ° 倒车主 动齿轮 3 6 55 . 1 2 传动级

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