并车汇流齿轮传动系统，通过齿根应力计算法能实现减振降噪吗？
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文 | 斯文Talk
编辑 | 斯文Talk
序
并车汇流齿轮传动系统减振降噪多目标优化设计，是在提高齿轮传动性能和减少噪声振动方面，进行的一项重要研究工作，该研究的目标是通过优化设计来改善并车汇流齿轮传动系统的振动和噪声水平，以提供更平稳、安静的传动体验。
那么，并车汇流齿轮传动系统是一种复杂的传动机构，广泛应用于汽车和机械工程领域，然而，传统的设计方法往往只关注传动效率和承载能力，而忽视了噪声和振动问题，因此，优化设计来降低振动和噪声是一项迫切的需求。
随后，在这项研究中，我们将注重不同设计参数对振动和噪声的影响，通过精确的分析和模拟，将深入研究并车汇流齿轮传动系统的结构和工作特性。
同时，我们将关注传动系统的各个组件，如齿轮副、轴承和壳体等，以找出其对振动和噪声的贡献，从而确定优化方向。
那么，在优化设计过程中，将采用多目标优化方法，以平衡传动效率、噪声水平和振动特性之间的关系。
并且，通过建立数学模型或使用计算机仿真软件，我们将对不同设计参数进行变量优化，以寻找最佳设计方案，在优化过程中要考虑的因素包括齿轮参数、齿形优化、材料选择、润滑方式等。
最后，通过并车汇流齿轮传动系统减振降噪多目标优化设计的研究，我们期待能够提供更安静、平稳的传动方案，这将为汽车和机械工程领域的应用提供更好的用户体验，同时推动齿轮传动技术的进一步发展与创新。
那么接下来就让斯文来为大家讲解，并车汇流齿轮传动系统究竟是什么？其减振降噪的目的又是什么呢？
并车汇流齿轮传动系统的背景
因此，由于并车汇流齿轮传动系统具有功率汇流、载荷均布、运行稳定及承载能力强等特性，所以，广泛应用于舰船、盾构机等装备的动力传动领域中。
那么，水运业作为国家综合交通运输体系重要组成部分，我国提出了“发展战略性新兴产业，加快壮大新一代海洋装备、航空航天等产业”，要求水运为全方位对外开放提供更大的战略支撑。
并且，相比其他运输方式，水运具有运量大的优势，随着水运的快速发展，对作为水运主要运输工具的舰船性能要求也进一步提高，而舰船的核心部件之一的齿轮传动系统性能不足的问题也日益凸显。
如果舰船齿轮传动系统能达到高承载、轻量化且高稳定的水平，那么，必将为国家带来巨大的经济效益。
因此，开展舰船并车汇流齿轮传动系统高承载、轻量化及高稳定性多目标优化研究，对提高舰船关键设备的传动性能显得至关重要。
所以，柴燃并车联合动力，在柴燃交替联合动力的基础上，突破了大功率柴油机技术，通过并车汇流齿轮传动系统，将柴油机与燃气轮机动力合流传递给螺旋桨，实现柴燃并车运行，解决了以往动力单独或交替运行造成功率闲置的弊端，可较好地实现远海防卫目标。
而舰船隐蔽性对舰船安全有着至关重要的意义，舰船噪声越小，则使得舰船更不易被敌方发现。
因此，舰船噪声一般由机械、水动力及螺旋桨噪声三部分组成，其中机械噪声是舰船低速航行的主要噪声源，而机械噪声主要来自于舰船内部的动力传动系统。
所以，并车汇流齿轮传动系统产生的振动作为舰船机械噪声的主要来源，其产生的噪声线谱特征明显且传播距离远，将严重威胁舰船隐身性能。
那么，通过测算，潜艇噪声只要能减弱6-10dB，敌方声纳探测距离就将减少一半，同时海洋背景噪声大约为90dB，因而当潜艇整体噪声减小到90dB，就可使潜艇实现隐身。
因此，开展并车汇流齿轮传动系统减振降噪研究，是解决舰船隐身“卡脖子”技术难题的迫切需求，对提高国家海防具有重要影响。
并且，并车汇流齿轮传动系统作为舰船传动系统的关键部件，是极为重要的通用传动系统，是动力传递的核心，它的性能优劣某种意义上代表着舰船的运载力和战斗力的高低。
而当前齿轮传动系统减振降噪优化时，往往未考虑轮齿承载与系统总体重量优化，导致齿轮传动系统传动误差、振动、噪声、承载、重量优化的最优设计参数彼此矛盾。
因此，开展并车汇流齿轮传动系统减振降噪多目标优化设计研究，具有重要工程实际意义，那么我们就应当先了解齿轮应力的计算方法，才能有效的对其进行研究。
齿轮应力计算方法的研究
起初，齿轮作为高速、重载、精密运动与动力传递的首选，被广泛应用于风力发电、海洋船舶、航空航天等领域。
但由于齿轮作为设备关键零部件，一般工作环境恶劣，从而对其质量和可靠性也提出了更高的要求。
那么，为提高齿轮传动性能，我们团队开展了大量研究工作，如新齿形、新理论、新材料、新工艺、新产品等。
随后，团队人员通过改进ISO算法计算了，非对称直齿轮危险齿根圆角参数（危险齿根厚度、弯矩臂和曲率半径）和齿形系数。
同时，在VDI/ISO标准基础上考虑轮齿实际接触比，提出了塑性齿轮齿根应力计算方法。
并且，针对目前行业内现行标准无法计算大模数齿条齿根应力问题，基于平截面与折截面法提出了折-平截面齿根应力计算方法。
然而，基于变压力角滚刀加工齿轮时齿根应力计算方法在国家标准中仍存在空白。
此外，在斜齿轮副动态应力计算、齿轮优化设计时，若分析对象齿轮为变压力角滚刀加工所得，采用国家标准中齿根应力计算方法，加工齿轮与设计齿轮的差异性考虑不足，导致实际加工齿轮齿根应力与设计值不一致，结果将出现较大偏差。
所以，现有齿根应力计算方法，未考虑轮齿加工的刀具压力角参数，这也导致实际加工齿轮齿根应力与设计值不一致。
因此，考虑齿轮加工方式对现有齿根应力计算方法进行修正，解决现有国家标准无法准确计算，变压力角滚刀加工圆柱斜齿轮的齿根弯曲应力问题，为高速重载齿轮传动可靠性提供理论支撑具有重要工程实际意义。
齿轮传动系统的研究
那么，齿轮传动系统作为舰船等装备传递动力的关键系统，是具有平稳性好、传动比准确和传递效率高等优点。
之后在工作过程中，由于齿轮传动系统动态特性直接关系到齿轮传动系统稳定运行状态，因此受到人们的广泛关注。
另外，在齿轮传动系统动态特性研究方面，我们团队做出了一系列的研究，团队有人探究了齿轮修形、加工及安装误差对直齿轮副传动误差的影响。
随后，也是建立了含距离和角度定位偏差的弧齿锥齿轮模型，研究了轴线偏差对锥齿轮接触轨迹及传动误差的影响规律。
并且，团队人员通过试验验证了，直齿圆柱齿轮副动态传动误差与动态应力因子的关联关系，同时，基于六自由度斜齿轮啮合动力学模型分析了，齿轮啮合阻尼等多种激励对斜齿轮传动系统动态传递误差的影响。
那么，上述是主要针对齿轮传动系统传动误差进行了研究，还有另一些研究者也对齿轮传动系统其它动态响应进行了探讨与分析。
起初，有人基于斜齿行星齿轮传动系统动力学模型求解了系统的振动响应，之后，基于有限元模型研究了直齿轮副动态响应，后针对行星齿轮传动系统建立动态分析模型，探究了系统的固有频率及振动模式。
同时，针对两级减速器，考虑齿隙和时变啮合刚度等因素，建立了减速器动力学模型，并对其振动响应进行研究，随后，通过综合考虑传动误差、时变啮合刚度、齿隙、时变摩擦、载荷分布等因素，建立了齿轮副动力学模型，分析了传动误差和齿隙对齿轮副振动特性的影响。
最后，研究了面齿轮偏置距对其传动误差和接触轨迹的影响规律，并进行了测量实验，所以，当前已有许多人研究了齿轮传动系统动态特性，且已取得了重要研究成果。
那么，在此基础上，我们团队以并车汇流齿轮传动系统为研究对象，考虑时变啮合刚度、静态传动误差等激励，基于集中质量法，建立并车汇流齿轮传动系统动力学模型，研究并车汇流齿轮传动系统动态响应特性。
因此，我们也要对齿轮的传动系统进行优化设计，从而能够更好的进行下一步的研究。
齿轮传动系统的优化设计
那么，齿轮传动是广泛应用于诸多领域的机械装备中，并承担装备重要的动力传输任务，从而齿轮传动系统性能优劣将极大影响到装备整机工作性能，因此针对齿轮传动系统的性能优化研究，也引起越来越多人们的关注。
所以，在齿轮传动系统优化设计领域，当前我们团队针对齿轮传动系统不同优化目标进行研究。
在之后，团队人员建立了多级行星齿轮传动系统，可靠度-振动-体积-质量多目标优化模型，基于混合离散复合形法进行优化求解，在提高系统可靠性的基础上，实现轻量化与减小系统体积的同时，降低系统振动加速度。
并且，设计出了高阶传动误差与接触路径曲线，结合LTCA对系统承载传动误差进行优化。
同时，以系统扭转位移和质量为目标函数，以齿数等齿轮参数为设计变量，建立了封闭行星齿轮优化模型。
随后，有人建立了行星轮系等强度多目标优化设计模型，优化之后，在保证齿轮强度的基础上减小了系统体积，以螺旋锥齿轮齿面最大接触应力及承载传动误差峰峰值为目标函数，建立了螺旋锥齿轮齿面承载性能多目标优化数学模型，优化后提高了齿轮承载能力。
并且，针对了渐开线斜齿轮副，充分的分析了在考虑斜齿轮副质量、传动效率和传动误差的情况下，齿轮宏观几何参数对目标函数优化最优解的影响规律。
而在齿轮传动系统振动噪声优化方面，也有许多人进行了不同程度的研究，有人基于混合离散变量法对风电齿轮传动系统振动优化模型进行优化求解，也有人提出了一种自适应的遗传算法，对人字行星齿轮系统进行减振降噪优化。
在之后，团队也对齿轮系统振动噪声控制进行了大量研究，以齿轮传动系统振动加速度幅值与系统总质量为优化目标函数，以系统传动比、中心距和轮齿强度等为约束条件，以轮齿齿数、齿宽等齿轮参数为设计变量，建立了齿轮传动系统离散优化模型。
所以，目前许多人在齿轮传动系统动力学、声学、静力学（承载与轻量化）等多学科范畴内开展了大量研究工作。
但仍存在一定不足，传动误差、振动响应、噪声、承载及轻量化优化过程相互独立，各结构宏微观参数优化结果彼此矛盾，未构建齿轮传动系统传动误差-振动-噪声-承载-重量多目标优化设计理论与方法。
因此，开展并车汇流齿轮传动系统传动误差-振动-噪声-承载-重量多目标优化研究具有重要工程实际意义，同时基于优化设计方法开发优化软件，对提高齿轮传动系统设计和优化效率具有极大帮助。
结语
所以，并车汇流齿轮传动系统减振降噪多目标优化设计的研究，旨在改善齿轮传动系统的振动和噪声问题，提供更平稳、安静的传动体验。
并且通过综合考虑多个目标，在优化设计过程中平衡传动效率、噪声水平和振动特性，取得了重要的成果。
同时，研究首先是要针对并车汇流齿轮传动系统的结构和工作特性展开深入分析，以确定并理解其振动和噪声产生的机制。
在之后，对传动系统的关键组件进行研究，如齿轮副、轴承和壳体等，找出其对振动和噪声的贡献，为优化设计提供依据。
在优化设计过程中，采用多目标优化方法，通过变量优化来平衡不同的目标，包括传动效率、噪声和振动特性，利用数学建模或计算机仿真等方法，针对不同设计参数进行优化，以寻找最佳的设计方案。
因此，通过并车汇流齿轮传动系统减振降噪多目标优化设计的研究，取得了显著成果，最终的设计方案能够提供更安静、平稳的传动效果，显著改善了齿轮传动系统的振动和噪声问题。