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机械振动中船用齿轮箱的三种支撑方式振动特性


(1)自由振动特性分析

  阻尼板弹性模量1MPa,密度1400kg/m3,泊松比0.1。压板、齿轮体及辐板均为钢材,弹性模量210GPa,密度7800kg/m3,泊松比0.3。对于振动系统来讲,其低阶固有频率对系统的振动特性影响较大,因此,主要关心计算得到的低阶频率与振型情况。将上述基本参数赋予有限元校型,选择Lanczos法计算齿轮自由振动前20阶模态频率及振型。

  第1〜10阶自由振动固有频率见表5-2。

3种支撑状态下齿轮第1-10阶固有频率.png

(2)刚性支撑振动特性分析

  研究刚性支撑振动特性时,刚性连接的处理方法是把齿轮的内周视为固结在轴上,即采用约束内圈各节点的方法。


(3) 柔性支撑振动特性分析

  在进行柔性支撑条件下的振动计算时,轴与轮体对应节点之间采用弹篑单元连接,各部分的材料属性与自由振动设置相同。利用这种处理方法即可得到柔性支撑边界条件下的齿轮体的固有特性。


(4) 计算结果对比分析

  3种边界条件下的振动频率变化见图5-11

3种边界条件下的振动频率变化曲线

  自由状态是同阶次固有频率中最小的,刚牲支撑最大。根据振动理论,当系统自由振动时,没有考虑齿轮与轴连接处的刚度,由总刚度合成原理,此时系统总刚度相对较小,在质量—定时,系统固有频率较小。刚性支撑时,齿轮与轴连接处的刚度可视为无穷大,这样导致系统总刚度增大,同样在质量—定时,系统固有频率就增大。所以,由柔性边界条件计算得到的结果与实际工作情况最接近。