●前言
第1章緒論1
1.1引言1
1.2噪聲的基本知識2
1.2.1噪聲的定義及分類2
1.2.2空氣噪聲的度量4
1.2.3結構噪聲的度量6
1.2.4噪聲的評價7
1.3齒輪傳動裝置的振動噪聲11
1.3.1齒輪繫統的激勵11
1.3.2齒輪傳動裝置振動噪聲的傳遞13
1.3.3齒輪傳動裝置振動噪聲及評價14
1.3.4控制齒輪傳動裝置噪聲的常用方法15
1.4本書主要內容16
參考文獻16
第2章齒輪傳動繫統的動態激勵18
2.1動態激勵的類型與動力學表達18
2.1.1動態激勵的類型18
2.1.2輪齒囓合激勵19
2.1.3齒輪繫統動力學方程的通用表達20
2.2囓合剛度22
2.2.1囓合剛度定義22
2.2.2囓合剛度常用計算方法24
2.2.3ISO囓合剛度均值計算公式27
2.2.4石川公式28
2.2.5Cai擬合公式31
2.2.6接觸線法32
2.2.-解析接觸力學混合法35
2.2.8能量-切片法42
2.3齒輪誤差46
2.3.1齒輪誤差的分類46
2.3.2齒廓偏差46
2.3.3螺旋線偏差47
2.3.4齒距偏差48
2.3.5幾何偏心誤差49
2.4傳遞誤差50
2.4.1傳遞誤差的定義50
2.4.2靜態傳遞誤差51
2.4.3動態傳遞誤差53
2.5囓合衝擊54
2.5.1囓合衝擊產生過程54
2.5.2實際囓合位置56
2.5.3囓入衝擊力57
參考文獻58
第3章齒輪繫統動態特性分析方法61
3.1齒輪繫統動力學模型類型61
3.1.1齒輪繫統動力學模型一般形式61
3.1.2基於考慮因素的動力學模型分類61
3.1.3基於分析目的的動力學模型分類62
3.2齒輪繫統動力學建模方法65
3.2.1集中質量法65
3.2.2傳遞矩陣法65
3.2.法65
3.2.4模態綜合法66
3.2.5接法66
3.2.6多體動力學方法67
3.3齒輪繫統動力學模型求解方法67
3.3.1解析法67
3.3.2數值法69
3.4平行軸齒輪繫統動力學模型70
3.4.1單支齒輪傳動繫統動力學模型70
3.4.2繫統動力學方程70
3.5行星齒輪傳動繫統動力學模型71
3.5.173
3.5.2內76
3.5.3外79
3.5.4行81
3.5.582
3.5.6繫統整體動力學模型82
3.6功率分流齒輪傳動繫統動力學模型83
3.6.1功率分流齒輪傳動繫統與齒輪副振動位移模型83
3.6.2功率雙分支齒輪傳動繫統動力學模型84
3.7多輸入多輸出齒輪傳動繫統動力學模型86
3.7.1雙輸入單輸出齒輪傳動繫統動力學模型86
3.7.2單輸入雙輸出齒輪傳動繫統動力學模型89
3.7.3三輸入雙輸出齒輪傳動繫統動力學模型91
參考文獻93
第4章齒面接觸與繫統振動的形性耦合分析96
4.1形性耦合動力學模型的建立96
4.2形性耦合動力學模型的求解99
4.2.1齒面動態承載接觸方程的建立及求解99
4.2.2非線性方程組的求解算法100
4.3齒輪繫統形性耦合動力學特性104
4.3.1螺旋角對繫統振動的影響105
4.3.2囓合阻尼對繫統振動的影響108
4.3.3精度等級對繫統振動的影響110
4.3.4負載扭矩對繫統振動的影響111
4.4形性耦合模型與常規動力學模型計算結果對比113
參考文獻114
第5章齒輪參數對繫統動態特性的影響115
5.1齒輪繫統動態激勵與響應的影響因素115
5.2齒輪設計參數對囓合剛度的影響117
5.2.1齒數與模數的影響118
5.2.2壓力角的影響119
5.2.3齒頂高繫數的影響120
5.2.4螺旋角的影響120
5.2.5齒寬的影響121
5.2.6輪緣腹板尺寸的影響123
5.3囓合剛度對齒輪繫統動態特性的影響124
5.3.1囓合剛度均值的影響124
5.3.2囓合剛度波動量的影響125
5.3.3囓合剛度均值與波動量的共同影響126
5.4單項齒面偏差對繫統動態特性的影響127
5.4.1齒廓偏差的影響128
5.4.2螺旋線偏差的影響130
5.4.3齒距偏差的影響132
5.4.4各類偏差的影響程度對比134
5.5齒輪精度與負載工況對繫統動態特性的影響134
5.5.1精度等級與齒面組合偏差量135
5.5.2負載扭矩對動態激勵的影響136
5.5.3負載扭矩對繫統響應的影響137
5.5.4精度等級對繫統特性的影響138
5.6齒距累積偏差對繫統動態特性的影響140
5.6.1單個齒距偏差的影響141
5.6.2正弦形式齒距累積偏差的影響144
5.6.3隨機形式齒距累積偏差的影響147
參考文獻154
第6章軸繫參數對齒輪繫統動態特性的影響158
6.1考慮軸繫變形的齒輪繫統多點囓合準靜態接觸模型158
6.1.1切片式囓合作用面和分布式囓合剛度158
6.1.2廣義靜態傳遞誤差和囓合錯位160
6.2支承布局形式對齒輪繫統準靜態/動態特性的影響163
6.2.1不同螺旋角齒輪副準靜態特性分析165
6.2.2人字齒輪副準靜態特性分析169
6.2.3齒輪繫統動態特性分析171
6.3功率流向對齒輪傳動繫統準靜態/動態特性的影響172
6.3.1不同螺旋角齒輪副準靜態特性分析173
6.3.2人字齒輪副準靜態特性分析174
6.3.3齒輪繫統動態特性分析175
6.4軸繫結構參數對齒輪繫統準靜態/動態特性的影響175
6.5支承參數對齒輪繫統動態特性的影響178
6.5.1滑動軸承結構及工況參數的合理取值180
6.5.2結構參數對繫統動態特性的影響182
6.6聯軸器對齒輪繫統動態特性的影響186
6.6.1耦合聯軸器對齒輪繫統動態響應特性的影響187
6.6.2聯軸器剛度對繫統動態特性的影響193
6.6.3聯軸器結構參數對繫統動態特性的影響195
6.6.4聯軸器耦合效應串聯齒輪箱動態特性的影響198
參考文獻214
第7章低噪聲齒面修形設計方法216
7.1齒面修形基本原理和方法216
7.2不同修形方式的參數敏感性218
7.2.1不同修形方式下齒面準靜態接觸特性219
7.2.2不同修形方式對負載扭矩的敏感性223
7.2.3不同修形方式對囓合錯位的敏感性225
7.3齒面組合修形穩健設計226
7.3.1穩健優化設計和Pareto解集226
7.3.2齒面修形穩健優化數學模型的建立及求解227
7.3.3齒面修形穩健解分析229
7.4考慮軸繫變形的齒面補償修形230
7.4.1軸繫變形引起的囓合錯位分析230
7.4.2齒面補償修形設計與分析230
參考文獻233
第8章齒輪箱體結構噪聲和空氣噪聲計算方法234
8.1齒輪箱體結構噪聲計算法234
8.1.1齒輪繫統-箱體模型234
8.1.2齒輪繫統動力學和箱混合模型235
8.1.3模型和動力學混合模型的對比236
8.1.4結構噪聲計算中支承繫統阻抗特性的計入方法237
8.1.5結構噪聲計算中阻尼材料特性的計入方法243
8.2齒輪箱體空氣噪聲計算法246
8.2.法計算空氣噪聲的原理和流程246
8.2.2齒輪箱體空氣噪聲計算實例249
8.3齒輪箱體空氣噪聲計算的統計能量分析法250
8.3.1統計能量分析法的基本原理250
8.3.2統計能量分析中的基本參數253
8.3.3等效統計能量分析法255
8.3.4齒輪箱體空氣噪聲等效統計能量分析步驟258
8.3.5齒輪箱體空氣噪聲等效統計能量分析實例259
8.4齒輪箱體空氣噪聲的預估公式262
8.4.1空氣噪聲預估的經驗公式262
8.4.2計入誤差的齒輪箱體噪聲預估公式擬合流程263
8.4.3模型匹配性驗證263
8.4.4齒輪箱體空氣噪聲預估公式誤差項擬合265
8.5齒輪箱體空氣噪聲計算方法的對比270
參考文獻271
第9章齒輪箱體結構的低噪聲拓撲優化設計方法273
9.1結構優化的數學表達和分類273
9.1.1結構優化的數學表達273
9.1.2結構優化的分類274
9.2常用的低噪聲拓撲優化模型275
9.2.1結構特征頻率設計的拓撲優化模型275
9.2.2結構振動特性設計的拓撲優化模型276
9.2.3聲學特性設計的拓撲優化模型277
9.3基於聲學貢獻量的低噪聲拓撲優化模型277
9.3.1齒輪箱體結構對聲學傳遞向量的影響277
9.3.2聲學貢獻量*大區域的確定282
9.3.3拓撲優化方程及靈敏度分析284
9.3.4拓撲優化模型的驗證286
9.4齒輪箱體結構的多場點低噪聲設計291
9.4.1齒輪箱體結構的多場點低噪聲設計流程291
9.4.2齒輪箱體結構的多場點低噪聲設計實例291
參考文獻301
第10章齒輪-箱體-基礎耦合振動特性303
10.1計入支承剛度特性的齒輪囓合剛度304
10.1.1計入支承剛度的齒輪囓合剛度計法305
10.1.2計入支承剛度的齒輪囓合剛度計-接觸力學混合法306
10.2齒輪-箱體-基礎耦合繫統動力學建模方法308
10.2.1阻抗綜合法308
10.2.法314
10.2.3靜態子結構法316
10.3支承繫統阻抗對耦合繫統動態特性的影響318
10.3.1箱體阻抗對耦合繫統動態特性的影響318
10.3.2隔振器阻抗對耦合繫統動態特性的影響323
參考文獻329
第11章齒輪傳動裝置振動傳遞特性332
11.1一般隔振繫統振動傳遞分析332
……

齒輪傳動裝置的振動噪聲會嚴重影響裝備的性能、壽命、安全性和舒適性，這類裝置的低噪聲設計一直是國內外研究熱點。本書總結作者三十餘年的相關研究成果，從激勵、響應和傳遞三方面深入地介紹齒輪傳動裝置低噪聲設計理論和方法。全書共12章，主要介紹齒輪傳動裝置噪聲產生機理、類型和傳遞方式，動態激勵的定義、內涵及主要計算模型和方法，平行軸、行星、功率分流和多輸入多輸出齒輪傳動繫統與齒輪箱體結構動力學響應計算模型和方法，低噪聲齒面優化修形與齒輪箱體結構拓撲優化設計方法，安裝在彈性支承結構上的齒輪傳動裝置振動傳遞分析模型和方法，齒輪參數與結構參數對齒輪傳動裝置振動噪聲的影響規律，最後總結歸納齒輪傳動裝置低噪聲設計準則和方法。本書可作為機械設計、機械傳動、機械電子工程相關學科高年級本科生和研究生的教材，也可作為相關專業工程技術人員和科研人員的參考書。