Page 112 - 《应用声学》2020年第3期

432 2020 年 5 月

B 荷以模拟其实际运行时的工况。但是无论如何设置
A ቇᣒᴑᣃ
C 仿真试验条件，所提出的一组齿轮修形量也只能针
对该工况下，不可能做到对所有工况都有理想的优
[14]
。因此，需要对仿真流程及工况条件进行
化效果
ᴑᣃᣁᝈ/(O) 说明。
以该渐开线斜齿轮减速箱为例，先用 CATIA
软件建立三维模型，如图 3(a) 所示。从图 3(a) 可以
D
˟үᣃ 看到渐开线斜齿轮减速箱由 2 个渐开线斜齿轮、1
F 根输入轴、1 根输出轴、1 个壳体组成。为了得到噪
E
ᣥКᣉᣁᝈ/(O) 声CAE分析数据，需要在LMS Virtual Lab Motion
˟үᣃ 中先进行动力学分析。为了更好地反映壳体的振
动，需要将壳体柔性化，分别通过对轴与渐开线斜
A D
齿轮之间添加旋转副、壳体与大地固连、添加衬套
ቇᣒᴑᣃ
力等来模拟轴承和轴承座的作用。接着定义齿轮
B E
接触力，通过 RSDA力对输出轴施加 2940.054 N·m
的负载，设置驱动使输入轴以 600 r/min 的转速旋
转，插入 Speed Sweep Element 扫描得到转速分别
C F
为500 r/min、1000 r/min、1500 r/min、2000 r/min、
图 2 减速器敲击噪声原理图
2500 r/min、3000 r/min 的动力学仿真数据，仿真
Fig. 2 Schematic diagram of knocking noise of
时间设置为 2 s。壳体柔性化后动力学仿真模型如
reducer
图 3(b) 所示。最后将经过 Nastran Craig-Bampton
2 渐开线斜齿轮减速箱建模仿真与分析 处理过的壳体模态模型导入到 LMS Virtual Lab
Acoustics 中，生成声学网格，插入 ISO Power Field
2.1 仿真软件简介及建模仿真
Point Mesh(19 个测点) 场点网格，设置地板边界条
本文以渐开线斜齿轮减速箱为研究对象，未修
件，将结构模态映射到边界元网格，求解声传递向量
形渐开线斜齿轮副参数如表1所示。
(Acoustic transfer vector, ATV) 模态结构响应，通
表 1 未修形渐开线斜齿轮副的主要参数 过之前在 LMS Virtual Lab Motion 执行的数字信
Table 1 Main parameters of an unmodi- 号处理 (Digital signal processing, DSP) 案例，进行
fied involute helical gear pair 声学模拟(频率范围为0 ∼ 3800 Hz)。声学仿真模型

如图3(c)所示。
主动轮 被动轮
贾超等 [15] 认为齿廓修形曲线是一高阶抛物线，
模数/mm 5 5
齿宽/mm 35 35 可以通过齿轮的重合度来反映齿廓修形曲线的基
齿数 49 55 本形状。宋娇 [5] 提出汽车变速箱齿轮载荷变化比较
变位系数 0.038 −0.0529
大，建议使用短修形。因此，本文通过专业的齿轮
压力角/( ) 20 20
◦
修形 Kisssoft 软件，基于高承载工况进行各种齿廓
螺旋角/( ) 20 20
◦
端面重合度 1.905 1.905 短修形，选取其中降噪效果相对较好的，所涉及修
轴向重合度 0.812 0.812 形方式原理图如图 4 所示，修形后的渐开线斜齿轮
齿侧间隙/mm 0.05 0.05 的端面、轴向重合度如表 2 所示。重复前文所述步
为了提高结果的准确性，需要对前文所建立的 骤，将模拟出的声功率级数据与未修形的进行对比
渐开线斜齿轮减速箱刚柔耦合模型施加特定的载 分析。