船用齿轮箱系统抗冲击特性数值仿真

基于DDAM方法的船舶推进系统冲击响应仿真孙宇鹏;刘镇;李伟军【摘要】简要介绍动态设计分析方法(DDAM),采用DDAM方法对某船舶推进系统进行抗冲击分析.通过计算得到船舶推进系统三向冲击应力响应云图,总结得出船舶推进系统的抗冲击特性和规律.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2012(041)005【总页数】3页(P153-155)【关键词】船舶推进系统;抗冲击;DDAM;态质量【作者】孙宇鹏;刘镇;李伟军【作者单位】海军工程大学船舶与动力工程学院,武汉430033;海军工程大学船舶与动力工程学院,武汉430033;海军91765部队,浙江温州325000【正文语种】中文【中图分类】U664.3由于船舶动力设备对保障船舶战斗力和生命力的重要意义，为保证和提高船舶动力设备的抗冲击性能，必须在其研制过程中的各阶段开展抗冲击性研究。

采用动态设计分析方法(DDAM)对船舶动力设备进行抗冲击研究具有成本低，分析方便等优点，所以该方法被各国海军广泛用作船用设备设计和评估方法[1-2]。

对某型船舶推进系统建立有限元模型，采用了NASTRAN软件基于DDAM方法进行了抗冲击仿真计算，得到船舶推进系统的冲击响应规律及抗冲击特性，为船舶设计早期抗冲击性分析提供参考依据。

1 理论分析DDAM是基于冲击谱的响应分析方法，将设计冲击谱作为设备的冲击输入，并对系统数学模型进行模态分析，对模态分析结果进行合成，从而求得系统的冲击响应。

将一台设备或系统简化为多个弹簧质量系统，在计算出模态振型和模态质量后，根据设计冲击谱得出各阶模态的模态位移和应力，然后通过对各阶模态解的合成就可以得出设备的位移和应力[3-4]。

对于N质量三向耦合振动系统，该系统的每个质量点都有6个自由度，因而该系统自由度为6N。

冲击激励在一个方向，系统的微分方程为(1)式中:M——质量矩阵；K——刚度矩阵，进行解耦运算，可得其零初始条件下模态a的位移解为(2)式中：pa——模态参与因子；ωa——模态频率，可定义速度谱为(3)其最大的模态位移(4)因此，模态a的最大可能位移为(5)通过刚度矩阵能够得到模态a中的动态力：(6)计算得到每个振动模态在全部时间内的最大响应,通过NRL法进行合成(7)式中：xb——任一模态的最大模态响应。

船用齿轮箱的有限元振动特性分析和试验胡磊;杨建国【摘要】主要介绍船用齿轮箱的振动激励力分析、多级齿轮传动系统和箱体的有限元建模，以及箱体表面的振动特性计算，试验验证了模型和计算方法的正确性。

研究表明：有限元分析为齿轮箱振动特性的分析提供了有效的分析方法。

%The analysis of vibration exciting forces for a marine gearbox, the model establishments of a multi-stage gear transmission and the marine gearbox and the vibration characteristics calculation of the gearbox body surface are proved in the paper. The models and the calculation method are verified by the vibration experiment. The finite element analysis is an effective method for the vibration characteristics of the marine gearbox.【期刊名称】《机电设备》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】5页(P38-42)【关键词】齿轮箱;振动特性;有限元【作者】胡磊;杨建国【作者单位】武汉理工大学能源与动力工程学院，武汉 430063;武汉理工大学能源与动力工程学院，武汉 430063; 船舶动力系统运用技术交通行业重点实验室，武汉 430063【正文语种】中文【中图分类】U661.44作为传递动能和连接动力机械的船用齿轮箱广泛应用于船舶动力系统，目前船用齿轮传动系统正朝着高速、重载、轻型自动化和高可靠性方向发展，船用齿轮箱振动特性的研究具有十分重要的意义。

振　动　与　冲　击第28卷第4期J O U R N A LO FV I B R A T I O NA N DS H O C KV o l .28N o .42009　大功率船用齿轮箱耦合非线性动态特性分析及噪声预估基金项目:国家十一五科技支撑计划资助项目(2006B A F 01B 07-01)和新世纪优秀人才计划(N C E T-05-0766)资助项目收稿日期:2008-05-09　修改稿收到日期:2008-07-15第一作者陆　波男,博士生,1978年4月生陆　波1,2,朱才朝1,宋朝省1,王海霞1(1.重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆　400044;2.西南科技大学制造科学与工程学院,绵阳　621010) 摘　要:对某大型船用齿轮箱的动态特性进行分析,将系统分为传动子系统和结构子系统,通过支撑轴承把两个子系统耦合起来,建立齿轮-轴-轴承-箱体耦合系统三维有限元模型。

在研究斜齿轮接触线变化规律基础上,提出了一种计算斜齿轮时变刚度的方法。

在考虑传动子系统内部激励和外部激励的影响下,对系统动态特性进行了数值仿真,得出了结构子系统各点的振动位移、速度等动态评价指标,以及系统的结构预估噪声,为船用齿轮箱系统动态性能优化提供了理论依据。

关键词:船用齿轮箱;耦合振动;固有特性;动态响应;噪声预估中图分类号:T H 113.1 文献标识码:A 大功率船用齿轮箱装置是船舶轮机系统的重要设备之一,其结构复杂,精度要求很高,且处于重载的运行条件下,综合技术指标远远高于其它船用齿轮箱。

重载齿轮在传动过程中产生较大的振动、噪声和动载荷,有可能导致系统某些环节的失灵或损坏,甚至会导致齿轮系统本身的破坏和故障等。

因此,开展船用大功率齿轮箱动态特性分析、控制齿轮箱系统的振动与噪声,实现船用齿轮系统的动态设计己成为重要的研究课题。

目前关于齿轮箱系统的研究主要集中在齿轮—转子系统动态特性以及齿轮箱体优化减重分析,而通过轴承连接把齿轮-转子系统和箱体系统作为一个整体进行研究涉及较少[1-5]。