复杂机械结构振动传递特性分析方法研究

工程中的振动问题的研究进展摘要：随着科学技术的发展，工程中的振动问题愈来愈受到人们的关注，研究进展也越来越迅猛。

本文将针对工程中的振动问题，结合国内外近年来的研究成果，综述其研究进展。

关键词:振动、问题研究、相关进展引言振动问题是工程学中常见的问题，其出现与各种机械、结构、交通工具等都有关系，因此振动问题的研究具有广泛的应用价值。

工程中的振动问题主要与以下几个方面相关：机械系统的振动、建筑结构的振动、交通工具的振动等。

而随着技术的不断发展，工程中的振动问题的研究也不断深入，涉及到许多新的技术与理论。

本文主要介绍工程中的振动问题的研究进展，包括振动的产生机理、振动测试与分析、振动控制等方面，旨在全面介绍当前振动问题研究的最新进展与趋势。

一、振动理论的发展振动理论是研究振动中物体的固有频率、振幅、相位和波形等基本特性的一门学科。

在振动理论的发展过程中，人们逐渐认识到，振动不仅是一种物理现象，而且也与其他相关学科有着密切的联系。

因此，振动理论呈现出相对于其他学科交叉性、前沿性与综合性的特点。

在振动理论的发展史中，有三个重要的时间节点：牛顿的刚体力学理论、达朗伯的振动理论和拉格朗日的变分方法。

（1）牛顿的刚体力学理论牛顿的刚体力学理论是振动理论发展的起始点。

在牛顿的刚体力学理论中，振动是一种无限小的运动，假设了振动的幅值趋近于零，不会影响刚体的运动，即振动不会使刚体的形状、大小和内部结构发生变化。

（2）达朗伯的振动理论达朗伯是振动理论研究的先驱之一。

他提出了振动现象的均匀机械解释，即振动是一种力的作用，它可以通过连续介质力学来进行描述。

通过分析物体在不平衡力作用下的运动，他发现了很多重要的物理现象，如振动的相位、共振、衰减等。

（3）拉格朗日的变分方法拉格朗日在振动理论中应用了变分方法，创造出了拉格朗日动力学，使振动问题得到了较为客观、简洁、优美的描述。

通过运用拉格朗日方程，可以求解出物体在某一时刻的特定状态下的运动状态，即使在复杂条件下，也可以求解出振动的各种变量。

摘要齿轮箱作为风电机组中最重要的传动部件,负责将风轮叶片的低转速转换为发电机所需要的高转速，实现能量与扭矩的高效传输；振动是风电机组齿轮箱故障失效的主要原因，随着机组容量的增加, 长期处于恶劣条件下的齿轮箱，由于结构体积的增大和弹性增加，更易引发振动问题。

本文主要研究齿轮箱在变速变载下的振动特性，基于Romax软件建立齿轮箱的振动模型，分析齿轮箱各级齿轮的啮合频率和固有频率。

本文研究内容可为风电机组齿轮箱的优化设计、故障、预防和处理提供技术基础。

关键词: 齿轮箱,固有频率,啮合频率,共振,RomaxABSTRACTGear box is the most transmission Parts in the Wind turbine,it is responsible for the low-speed wind turbine blade into the high-speed generator required to achieve the efficient transmission of energy and torque.Vibration is the main reason of wind turbine gear box failure , along with the increase of unit capacity, long-term adverse conditions in the gear box, due to the increase of the structure and flexibility to increase volume, caused more vibration problems.This paper mainly research gear box's vibration characteristics in the speed change, established gearbox vibration model based on Romax software,analysis of gearbox gear mesh frequency and levels of natural frequency.The contents of this paper provide wind turbine gearbox optimized design, failure for technical basis for the prevention and treatment.Key words : Gear Box , Natural frequency , Meshing frequency, Resonance, Romax目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1选题背景和意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3本文工作 (3)1.4本章小结 (3)第2章风电机组齿轮箱力学特点 (4)2.1 前言 (4)2.2 风电机组齿轮箱机械结构 (4)2.3 风电机组齿轮箱外部载荷 (5)2.4 风电机组齿轮箱内部激励 (6)2.5 齿轮箱振动机理 (6)2.6 机械振动系统 (8)2.7本章小结 (10)第3章基于romax的风电齿轮箱建模 (11)3.1世界各地对romax的应用 (11)3.2 Romax软件介绍 (11)3.3 Romax建模 (12)3.4本章小结 (17)第4章固有频率和啮合频率分析 (18)4.1传动比及啮合频率计算 (18)4.2固有频率和啮合频率分析比较 (21)4.3本章小结 (22)第5章结论和展望 (23)5.1结论 (23)5.2展望 (23)参考文献 (24)致谢 (25)第1章绪论1.1 选题背景和意义在人类越来越渴望清洁能源和环保能源的大时代背景下，风电作为一种新兴的清洁能源，受到全世界人类的广泛关注。

高性能弧齿锥齿轮承载及振动特性分析高性能弧齿锥齿轮承载及振动特性分析一、引言弧齿锥齿轮是一种重要的传动元件，广泛应用于机械设备中。

它具有传动效率高、承载能力大、工作平稳等优点，在工业领域有着重要的应用价值。

然而，在实际应用过程中，弧齿锥齿轮的使用寿命和工作性能有时会受到一些不可忽视的挑战，例如承载能力不足，振动过大等问题。

因此，对于弧齿锥齿轮的承载能力和振动特性进行分析和研究，对于提高其工作性能具有重要意义。

二、弧齿锥齿轮的承载特性分析1. 弧齿锥齿轮的基本结构弧齿锥齿轮由圆柱齿轮和锥齿轮组成，其中锥齿轮的齿面是由圆锥面组成的。

在传动过程中，锥齿轮和圆柱齿轮之间产生啮合，承载力主要由齿面间的接触行为来传递。

2. 弧齿锥齿轮的受力分析在实际工作过程中，弧齿锥齿轮会承受多种载荷，例如径向力、轴向力和周向力。

这些载荷会导致弧齿锥齿轮产生变形和应力，在一定的程度上影响弧齿锥齿轮的承载能力和工作性能。

3. 弧齿锥齿轮的承载能力分析弧齿锥齿轮的承载能力是指在一定工作条件下，它能够承受的最大载荷。

分析弧齿锥齿轮的承载能力，需要考虑到其材料性能、齿形参数、工作条件等因素。

通过建立弧齿锥齿轮的数学模型，可以计算出其承载能力，并根据实际工作条件进行验证。

三、弧齿锥齿轮的振动特性分析1. 弧齿锥齿轮的振动原因弧齿锥齿轮在工作过程中会产生振动，其主要原因包括不平衡载荷、制造误差、磨损和松动等。

这些振动会导致弧齿锥齿轮的工作不稳定，影响其传动效率和使用寿命。

2. 弧齿锥齿轮的振动特性分析方法为了分析弧齿锥齿轮的振动特性，可以采用有限元分析方法。

通过建立弧齿锥齿轮的三维模型和材料参数，可以模拟其在不同工作条件下的振动情况，并得到振动响应的频谱图。

在实际工作中，还可以采用实验方法对弧齿锥齿轮进行振动测试，获得其振动特性的实际数据。

四、弧齿锥齿轮的优化设计通过对弧齿锥齿轮的承载能力和振动特性进行分析，可以发现对其进行优化设计的一些方向。

机械传动中的动态特性分析与控制引言：机械传动作为一种基础工程技术，广泛应用于各行各业。

从最简单的齿轮传动到复杂的液压传动系统，机械传动在工业生产中发挥着重要的作用。

然而，机械传动系统的动态特性对于系统的性能和稳定性具有重要影响。

本文将探讨机械传动中的动态特性分析与控制方法。

一、机械传动系统的动态特性分析1.1 模态分析模态分析是一种用于研究机械结构振动特性的方法。

模态分析可以通过计算得到机械传动系统的固有频率和振动模态，并进一步分析其对系统动力学性能的影响。

通过模态分析，可以确定系统存在的共振频率，并通过设计优化来避免或减小共振现象，提高系统的稳定性。

1.2 动力学模型建立建立机械传动系统的动力学模型是进行动态特性分析与控制的基础。

动力学模型可以通过等效转矩法、有限元法或者基于物理原理的方法进行建立。

通过动力学模型，可以分析系统在不同工况下的响应特性，预测系统的动态行为，并为后续的控制设计提供依据。

1.3 频域分析频域分析是一种用于研究机械传动系统频率响应的方法。

通过将传动系统的输入和输出关系转换到频率域，可以分析系统在不同频率下的传递特性。

频域分析可以通过频谱分析、传递函数法或者傅里叶变换等方法进行，可以得到系统的传递函数，进一步研究系统的幅频响应和相频响应。

二、机械传动系统的动态特性控制方法2.1 振动控制振动是机械传动系统中常见的一种不稳定现象。

通过合理的振动控制方法，可以降低传动系统的振动幅度，提高系统的稳定性和工作效率。

振动控制方法包括主动控制、被动控制和半主动控制等多种方式。

其中，主动振动控制是通过主动干预系统的输入和输出来抑制振动，被动振动控制是通过改变系统的结构和参数来减小振动，半主动振动控制则是以一种合适的方式结合了主动和被动控制。

2.2 谐波控制谐波是机械传动系统中的另一种常见问题。

在机械传动系统中，谐波可能导致系统的共振现象，降低传动效率，甚至损坏系统的关键部件。

谐波控制的基本思想是通过采取合适的措施，如使用谐波补偿器或者采用谐波抑制方法等，来减小或抑制谐波产生的影响。

大型机械设备的振动特性与减振设计随着工业化进程的不断推进，大型机械设备在各个领域得到了广泛应用。

然而，这些设备在运行过程中常常会产生较大的振动，给设备的正常运行和使用带来一定的困扰。

因此，研究大型机械设备的振动特性以及减振设计显得尤为重要。

首先，我们来了解一下大型机械设备的振动特性。

大型机械设备的振动主要分为两种类型：自由振动和强迫振动。

自由振动是指机械设备在无外界力的作用下，由于初始位移或初始速度的存在而引起的振动。

而强迫振动则是指机械设备在外界力的作用下产生的振动。

这些振动会导致机械设备产生噪音、疲劳和损坏等问题，严重影响设备的正常运行。

接下来，我们来探讨一下大型机械设备的减振设计。

减振设计是为了降低机械设备振动的幅度和频率，从而减少振动对设备的影响。

减振设计可以从以下几个方面入手：首先，优化机械设备的结构设计。

合理的结构设计可以降低机械设备的固有频率，从而减少振动的幅度。

在设计过程中，可以采用轻质材料、合理布置支撑结构等方式来降低设备的振动。

其次，采用减振措施。

在大型机械设备中，可以采用各种减振措施来降低振动。

例如，可以在设备的关键部位安装减振器，通过减振器的弹性特性来吸收振动能量。

此外，还可以采用隔振支座、隔振垫等减振材料来减少振动的传递。

再次，进行振动监测与分析。

振动监测与分析可以帮助我们了解机械设备的振动情况，从而为减振设计提供依据。

通过振动传感器等设备采集振动信号，并进行信号处理和分析，可以确定机械设备的振动频率、振动模态等参数，为减振设计提供准确的数据支持。

最后，进行振动控制与调整。

在大型机械设备中，可以采用主动振动控制和被动振动控制两种方式来进行振动控制与调整。

主动振动控制是通过控制系统对机械设备进行主动干预，实时调整设备的振动状态。

被动振动控制则是通过减振器等被动装置来减少振动的传递和幅度。

综上所述，大型机械设备的振动特性与减振设计是一个复杂而重要的问题。

通过优化结构设计、采用减振措施、进行振动监测与分析以及振动控制与调整，可以有效降低机械设备的振动幅度和频率，提高设备的运行效率和使用寿命。

机械结构的动态特性测试与分析引言：机械结构在现代工业中起着不可或缺的作用，从汽车发动机到航天飞行器，从建筑大厦到微型电子设备，都离不开稳定可靠的机械结构。

然而，由于各种因素的影响，机械结构往往存在动态特性，如共振、频率响应等问题，这些问题可能引发机械结构的破坏和故障。

因此，对机械结构的动态特性进行测试与分析变得至关重要。

一、动态特性测试方法1. 振动测试振动测试是评估机械结构动态特性的重要手段之一。

通过在机械结构上施加外力或激励，测量相应的振动信号，可以获取机械结构的共振频率、振动模态等信息。

常用的振动测试方法有自由振动测试和强制振动测试。

自由振动测试是在机械结构未受到任何外力干扰时的振动行为。

通过激励结构，记录下结构在自由振动过程中的振动信号，再经过数据处理和分析，可以得到机械结构的频率响应曲线和模态参数。

强制振动测试是施加外力或激励至机械结构后的振动行为。

通过在结构上施加单频、多频或随机激励信号，测量在不同激励下结构的振动响应，并进行数据处理和分析，可以研究机械结构的频率响应特性、传递函数等。

2. 声学测试声学测试是利用声波的传播和反射特性，测试和分析机械结构的动态特性。

常用的声学测试方法有声传递函数测试、声发射测试和声发射瞬变测试。

声传递函数测试是通过测量机械结构入射声波信号和反射声波信号之间的幅度和相位差，推断机械结构的振动特性和传递函数。

声发射测试是用于检测机械结构内部缺陷和损伤的方法。

通过在机械结构上施加外力或激励，并用传感器实时测量结构表面的声发射信号，再通过信号处理和分析，可以判断出机械结构的缺陷和故障。

声发射瞬变测试是在机械结构的工作状态下，测量由于结构内部应力变化引起的瞬态声发射信号，从而判断机械结构的动态特性和工作状态。

二、动态特性测试与分析的意义1. 提高机械结构的可靠性与安全性通过对机械结构的动态特性进行测试和分析，可以了解结构共振频率、振动模态等参数，从而避免结构受到共振现象的影响。

机械工程中的振动与冲击分析振动与冲击是机械工程中常见且重要的现象，对于机械系统的性能和稳定性有着重要的影响。

在机械设计与制造过程中，对振动与冲击进行全面的分析是必要的，可以提高机械系统的可靠性和寿命。

本文将介绍机械工程中振动与冲击的基本概念、分析方法以及它们对机械系统的影响。

首先，让我们来了解振动与冲击的区别。

振动是指物体在固定点或固定坐标系中周期性地来回摆动，而冲击是指物体突然与其他物体发生强烈碰撞所产生的瞬时力或瞬时速度变化。

振动与冲击的分析是通过测量或计算物体在不同时间点的位置、速度、加速度等物理量，来描述和评估它们对机械系统的影响。

对于振动的分析，我们可以从几个方面入手。

首先是振动的原因与来源，可以是外界激励或机械系统内部的自激振动。

外界激励包括机械系统与外界环境的相互作用，如电机的震动、风或水流的冲击等。

自激振动是机械系统在一定条件下由内部因素引起的振动，例如机械传动系统中的齿轮共振、液压冲击等。

其次是振动的传递路径与方式。

振动可以通过机械结构的传导、介质传播以及耦合效应进行传递。

当机械系统中的一个部件振动时，其振动能量会通过与之相连的其他部件传递，形成整个系统的振动响应。

介质传播是指振动通过液体或气体介质进行传递，如声波传播等。

耦合效应是指不同振动模态之间的相互影响，可能导致共振现象的发生。

振动对机械系统的影响是多方面的。

一方面，振动可能会引起机械系统的疲劳破坏，尤其是对于重复加载条件下的机械部件，如弹簧、轴承等。

另一方面，振动还会导致机械系统的动态失稳，使得系统无法工作在设计要求的稳定状态下。

此外，振动还可能产生噪声污染，影响机械系统的使用环境和人员的健康。

与振动相比，冲击的分析更加复杂。

冲击是突然施加到物体上的高能量载荷，会使物体产生较大的应力和应变。

因此，冲击分析需要考虑材料的动力学特性、载荷的变化率、能量的传递方式等因素。

在实际工程中，冲击分析主要应用于设计韧性结构、保护装备及零件、高速冲击试验等领域。

振动响应传递率的动力学特性研究及其在工作模态分析中的应用李星占;董兴建;岳晓斌;黄文;彭志科【摘要】振动响应传递率描述了多自由度系统中各自由度响应之间的关系,近年来在多个领域得到了广泛的应用,特别是在工作模态分析方面,获得了瞩目的应用成果.但对于振动响应传递率的动力学特性,一直缺乏完整的、系统的分析.为此,将从振动响应传递率的基础概念出发,对不同输入情况下,振动响应传递率在系统零极点的特性和对系统输入的依赖性进行解析推导分析;然后,通过数值算例对振动响应传递率的特性进行仿真验证;最后,应用振动响应传递率对非白噪声激励下梁结构的工作模态进行了辨识,表明基于振动响应传递率的工作模态分析方法能够避免虚假模态对辨识结果的影响.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2019(038)009【总页数】9页(P62-70)【关键词】振动传递率;系统零极点;工作模态分析;虚假模态【作者】李星占;董兴建;岳晓斌;黄文;彭志科【作者单位】中国工程物理研究所机械制造工艺研究所,四川绵阳621900;上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室,上海200240;上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室,上海200240;中国工程物理研究所机械制造工艺研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究所机械制造工艺研究所,四川绵阳621900;上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TH113.1振动响应传递率是一种描述测点响应之间振动传递特性的物理参数，与结构的频率响应函数一样，振动响应传递率与结构的动力学特性紧密相关。

基于振动传递率的动力学特性，近年来传递率已经在多个领域得到了广泛的应用，如结构响应估计[1]、损伤检测[2]、工作模态分析[3]、频率响应函数的估计[4]、力辨识[5]和传递路径分析[6]等。

特别是在工作模态分析领域，基于振动响应传递率的工作模态分析方法得到了深入的研究和广泛的应用。

第8章机械振动测试与分析8.1 概述机械振动是自然界、工程技术和日常生活中普遍存在的物理现象。

各种机器、仪器和设备运行时，不可避免地存在着诸如回转件的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、润滑状况的不良及间隙等原因而引起受力的变动、碰撞和冲击，以及由于使用、运输和外界环境下能量传递、存储和释放都会诱发或激励机械振动。

所以说，任何一台运行着的机器、仪器和设备都存在着振动现象。

在大多数情况下，机械振动是有害的。

振动往往会破坏机器的正常工作和原有性能，振动的动载荷使机器加速失效、缩短使用寿命甚至导致损坏造成事故。

机械振动还直接或间接地产生噪声，恶化环境和劳动条件，危害人类的健康。

因此，要采取适当的措施使机器振动在限定范围之内，以避免危害人类和其他结构。

随着现代工业技术的发展，除了对各种机械设备提出了低振级和低噪声的要求外，还应随时对生产过程或设备进行监测、诊断，对工作环境进行控制，这些都离不开振动测量。

为了提高机械结构的抗振性能，有必要进行机械结构的振动分析和振动设计，找出其薄弱环节，改善其抗振性能。

另外，对于许多承受复杂载荷或本身性质复杂的机械结构的动力学模型及其动力学参数，如阻尼系数、固有频率和边界条件等，目前尚无法用理论公式正确计算，振动试验和测量便是唯一的求解方法。

因此，振动测试在工程技术中起着十分重要的作用。

振动测试的目的，归纳起来主要有以下几个方面：(1) 检查机器运转时的振动特性，以检验产品质量；(2) 测定机械系统的动态响应特性，以便确定机器设备承受振动和冲击的能力，并为产品的改进设计提供依据；(3) 分析振动产生的原因，寻找振源，以便有效地采取减振和隔振措施；(4) 对运动中的机器进行故障监控，以避免重大事故。

一般来讲，振动研究就是对“机械系统”、“激励”和“响应”三者已知其中两个，再求另一个的问题。

振动研究可分为以下三类：(1) 振动分析，即已知激励条件和系统的振动特性，欲求系统的响应；(2) 系统识别，即已知系统的激励条件和系统的响应，要确定系统的特性，这是系统动态响应特性测试问题；(3) 环境预测，即已知系统的振动特性和系统的响应，欲确定系统的激励状态，这是寻求振源的问题。

人字齿轮传动系统振动特性分析与试验研究一、本文概述Overview of this article《人字齿轮传动系统振动特性分析与试验研究》一文旨在深入探讨人字齿轮传动系统在运转过程中的振动特性，并通过试验验证理论分析的正确性。

人字齿轮传动系统作为机械设备中的重要组成部分，其振动性能直接影响到设备运行的稳定性和使用寿命。

因此，本文的研究对于提高齿轮传动系统的性能、减少振动噪声、延长设备使用寿命具有重要意义。

The article "Analysis and Experimental Research on Vibration Characteristics of Herringbone Gear Transmission System" aims to deeply explore the vibration characteristics of the herringbone gear transmission system during operation, and verify the correctness of theoretical analysis through experiments. The herringbone gear transmission system, as an important component of mechanical equipment, its vibration performance directly affects the stability and service life of equipment operation. Therefore, the research in this articleis of great significance for improving the performance of gear transmission systems, reducing vibration and noise, and extending the service life of equipment.本文将首先介绍人字齿轮传动系统的基本结构和工作原理，阐述其振动产生的机理和影响因素。