一種齒輪箱噪聲預測模型的驗證試驗方法與流程

本發明涉及試驗方法技術領域，具體涉及一種齒輪箱噪聲預測模型的驗證試驗方法。

背景技術：
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齒輪箱是傳遞功率的重要動力裝置，在汽車、船舶、航天和航空等領域發揮著重要的作用。隨著科技發展和人們需求的提升，齒輪箱傳遞功率逐漸變大、運行轉速逐漸升高，對齒輪箱振動噪聲的要求也越來越高。齒輪箱空氣噪聲預估技術起源于德國，經過多年的發展已經形成了較為完整的理論，但目前，噪聲預測的方法還存在諸多問題，需要進一步的修改和驗證，尤其是還未形成完整和有效的齒輪傳動裝置噪聲預測設計方法，因此，開發一種齒輪箱空氣噪聲預估方法是十分必要的。

聲學量預測計算應用計算機模擬是近十年來發展起來的新技術，與傳統方法相比，不僅效率高，而且可以得出傳統方法不能實現的結果，同時為聲學設計的定量化提供了有效手段。國外已經開發研制了許多噪聲計算軟件，但大多偏重于流體聲學、建筑聲學計算或汽車發動機噪聲計算，而有關齒輪嚙合噪聲計算方面較少。

技術實現要素：
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本發明的目的是提供一種齒輪箱噪聲預測模型的驗證試驗方法，用于已知齒輪參數，齒輪箱運行工況的情況下進行齒輪箱空氣噪聲預估，解決在設計階段控制齒輪箱空氣噪聲的技術難題，為齒輪箱低噪聲設計提供依據，以滿足齒輪箱設計經濟性的要求。

本發明采用的技術方案為：一種噪聲預測模型的驗證試驗方法，由齒輪箱有限元模型匹配測試試驗S1、齒輪傳動誤差測試試驗S2、齒輪箱機腳振動及輻射噪聲測試試驗S3和齒輪箱輻射噪聲聲源測試試驗S4組成，齒輪箱噪聲預測模型的驗證試驗方法：

步驟一，進行齒輪箱空氣噪聲預估試驗，齒輪箱空氣噪聲預估試驗需要在齒輪箱空氣噪聲預估試驗臺進行，齒輪箱空氣噪聲預估試驗臺主要有封閉功率試驗臺和試驗測試系統兩部分，功率封閉試驗臺包括直流電機、增速齒輪箱、盤車機、陪試齒輪箱液壓加載器、盤車機和聯軸器，所述的齒輪箱空氣噪聲預估試驗臺上方加裝隔聲罩，將除被試齒輪箱之外的其他試驗臺部套罩在隔聲罩里面；

步驟二，進行齒輪傳動誤差測試試驗S2，所述的試驗測試系統主要由模態力錘、圓光柵、加速度傳感器、傳聲器、聲陣列儀、振動噪聲采集前端、采集卡和計算分析軟件平臺S9組成，圓光柵通過接口裝置安裝在大小齒輪上，圓光柵內環通過螺紋卡環與齒輪軸固定，圓光柵外環通過螺釘與齒輪箱連接，圓光柵采集數據與裝有采集卡的電腦連接，開展齒輪傳動誤差測試試驗S2；

步驟三，進行齒輪箱機腳振動及輻射噪聲測試試驗S3，所述的加速度傳感器、傳聲器和聲陣列儀分別與振動噪聲采集前端連接用于齒輪箱機腳振動及輻射噪聲測試試驗S3；

步驟四，預估齒輪箱空氣噪聲S10，利用計算分析軟件平臺S10將齒輪嚙合激勵S6、機腳振動及輻射噪聲S7和聲源及聲場分布S8數據進行分析計算，預估齒輪箱空氣噪聲S10；所述的加速度傳感器分別布置在齒輪箱軸承座處和與剛性基座連接的機腳處；所述的傳聲器分別安裝在齒輪箱正面與側面1m處，高度與齒輪箱中分面平齊；聲陣列儀安裝在距離齒輪箱側面1m處且重心與齒輪箱中分面平齊。

所述的盤車機穩定低速帶動封閉功率試驗臺開展齒輪傳動誤差測試試驗S2，此狀態下圓光柵進行內外環轉速采集，獲得齒輪嚙合傳動誤差數據。

所述的圓光柵采集的傳動誤差數據與加速度傳感器采集到的軸承座處振動數據相結合確定齒輪嚙合內部激勵，以供給計算分析軟件平臺S9作為齒輪嚙合激勵S6。

所述的聲陣列儀采集到齒輪箱聲源及聲場分布S8，一方面識別整個試驗環境中的聲源排除試驗干擾，另一方面驗證聲學邊界元模型的準確性，驗證空氣噪聲預估方法的準確性。

所述的隔聲罩阻隔封閉功率試驗臺中噪聲較大的設備，阻止噪聲外傳和擴散，以減少對空氣噪聲測試的影響。

所述的利用模態試驗修正的計算模型，綜合圓光柵和加速度傳感器測試的傳動誤差確定齒輪嚙合激勵S6、加速度傳感器、傳聲器和聲陣列儀測試數據，確定機腳振動及輻射噪聲S7和識別聲源及聲場分布S8，進行計算分析軟件平臺S9調試和校準，開展齒輪箱空氣噪聲預估S10。

本發明的有益效果是：本齒輪箱噪聲預測模型的驗證試驗方法將試驗測試數據與仿真分析計算相結合，可用于不同運行工況下齒輪箱空氣噪聲的預測，為齒輪箱低噪聲設計提供依據，解決了經驗設計齒輪箱無法降低振動和噪聲等問題，保證了傳動質量、提高了齒輪箱運轉可靠性及使用壽命。本發明準確性好、實用性強、通用性好。

附圖說明：

圖1是本發明實施方式示意圖。

具體實施方式：

參照圖1，一種噪聲預測模型的驗證試驗方法，由齒輪箱有限元模型匹配測試試驗S1、齒輪傳動誤差測試試驗S2、齒輪箱機腳振動及輻射噪聲測試試驗S3和齒輪箱輻射噪聲聲源測試試驗S4組成，齒輪箱噪聲預測模型的驗證試驗方法：

步驟一，進行齒輪箱空氣噪聲預估試驗，齒輪箱空氣噪聲預估試驗需要在齒輪箱空氣噪聲預估試驗臺進行，齒輪箱空氣噪聲預估試驗臺主要有封閉功率試驗臺和試驗測試系統兩部分，功率封閉試驗臺包括直流電機、增速齒輪箱、盤車機、陪試齒輪箱液壓加載器、盤車機和聯軸器，所述的齒輪箱空氣噪聲預估試驗臺上方加裝隔聲罩，將除被試齒輪箱之外的其他試驗臺部套罩在隔聲罩里面；

步驟二，進行齒輪傳動誤差測試試驗S2，所述的試驗測試系統主要由模態力錘、圓光柵、加速度傳感器、傳聲器、聲陣列儀、振動噪聲采集前端、采集卡和計算分析軟件平臺S9組成，圓光柵通過接口裝置安裝在大小齒輪上，圓光柵內環通過螺紋卡環與齒輪軸固定，圓光柵外環通過螺釘與齒輪箱連接，圓光柵采集數據與裝有采集卡的電腦連接，開展齒輪傳動誤差測試試驗S2；

步驟三，進行齒輪箱機腳振動及輻射噪聲測試試驗S3，所述的加速度傳感器、傳聲器和聲陣列儀分別與振動噪聲采集前端連接用于齒輪箱機腳振動及輻射噪聲測試試驗S3；

步驟四，預估齒輪箱空氣噪聲S10，利用計算分析軟件平臺S10將齒輪嚙合激勵S6、機腳振動及輻射噪聲S7和聲源及聲場分布S8數據進行分析計算，預估齒輪箱空氣噪聲S10；所述的加速度傳感器分別布置在齒輪箱軸承座處和與剛性基座連接的機腳處；所述的傳聲器分別安裝在齒輪箱正面與側面1m處，高度與齒輪箱中分面平齊；聲陣列儀安裝在距離齒輪箱側面1m處且重心與齒輪箱中分面平齊。

所述的盤車機穩定低速帶動封閉功率試驗臺開展齒輪傳動誤差測試試驗S2，此狀態下圓光柵進行內外環轉速采集，獲得齒輪嚙合傳動誤差數據。所述的圓光柵采集的傳動誤差數據與加速度傳感器采集到的軸承座處振動數據相結合確定齒輪嚙合內部激勵，以供給計算分析軟件平臺S9作為齒輪嚙合激勵S6。所述的聲陣列儀采集到齒輪箱聲源及聲場分布S8，一方面識別整個試驗環境中的聲源排除試驗干擾，另一方面驗證聲學邊界元模型的準確性，驗證空氣噪聲預估方法的準確性。所述的隔聲罩阻隔封閉功率試驗臺中噪聲較大的設備，阻止噪聲外傳和擴散，以減少對空氣噪聲測試的影響。所述的利用模態試驗修正的計算模型，綜合圓光柵和加速度傳感器測試的傳動誤差確定齒輪嚙合激勵S6、加速度傳感器、傳聲器和聲陣列儀測試數據，確定機腳振動及輻射噪聲S7和識別聲源及聲場分布S8，進行計算分析軟件平臺S9調試和校準，開展齒輪箱空氣噪聲預估S10。

本齒輪箱噪聲預測模型的驗證試驗方法，包括齒輪箱有限元模型匹配測試試驗S1、齒輪傳動誤差測試試驗S2、齒輪箱機腳振動及輻射噪聲測試試驗S3、齒輪箱輻射噪聲聲源測試試驗S4、模型匹配S5、確定齒輪嚙合激勵S6、確定機腳振動及輻射噪聲S7、識別聲源及聲場分布S8、計算平分析軟件平臺S9調試和校準以及齒輪箱空氣噪聲預估S10。其中齒輪箱有限元模型匹配測試試驗S1由模態力錘在齒輪箱上敲擊完成，通過計算平臺的計算分析完成模型匹配S5；齒輪傳動誤差測試試驗S2由圓光柵、采集卡和計算平臺共同完成，圓光柵和采集卡將齒輪轉速信號輸入到計算平臺上進行齒輪傳動誤差的分析計算，以確定齒輪嚙合激勵S6；齒輪箱機腳振動及輻射噪聲測試試驗S3利用加速度傳感器、傳聲器和振動噪聲采集前端進行測試，加速度傳感器分別安裝在機腳處和軸承座處，傳聲器分別安裝在齒輪箱端面和正面1m處，與齒輪箱中分面同高，采集數據用于確定機腳振動及輻射噪聲S7；齒輪箱輻射噪聲聲源測試試驗S4由聲陣儀和采集前端進行試驗，聲陣儀布置在距離齒輪箱1m處，中心與齒輪箱中分面平齊測量得到識別聲源及聲場分布S8。將測試所得結果模型匹配S5、齒輪嚙合激勵S6、確定機腳振動及輻射噪聲S7和聲源及聲場分布S8分別輸入到計算機分析軟件平臺S9調試與校準中可得到齒輪箱空氣噪聲預估S10計算平臺，用于后續的齒輪箱空氣噪聲預估S10工作。