分類號：TH132.41 文獻標識碼：A
文章編號：1001－2060（2000）02－0119-03
The effect of Gear Structural Parameters and Errors on the Main Gear Transmission Vibrations of a Marine Propulsion Plant
Shi Huamin
（Naval Engineering Academy）
Abstract：Following the creation of a single-stage helical-gear transmission vibration model set up was a dynamics model for the main-gear transmission vibrations of a marine propulsion plant. A modal analysis method was employed to solve for the model. Analyzed and discussed was the effect of the structural parameters and errors on the main gear transmission vibrations. In addition, some pertinent conclusions were also obtained.
Key words：gear transmission, vibration▲
1 引言
齒輪傳動是船舶動力裝置的主要組成部分，其性能直接影響到動力裝置的正常工作。船用主機轉速高，功率大，常引起齒輪的失效。失效原因除強度問題外，往往還由於齒輪振動過大。齒輪傳動振動與雜訊問題甚至影響到艦艇的戰鬥力與生命力。影響齒輪傳動振動的因素主要包括：齒輪結構參數和加工安裝誤差、負載、潤滑條件、軸及軸承、箱體等。本文利用模態分析法，研究了齒輪結構參數和加工安裝誤差等因素對某型動力裝置主齒輪傳動振動的影響，並提出了相應的減振措施。
2 單級斜齒輪傳動的振動微分方程
在彈性支承情況下，作如下假設：
(1)斜齒圓柱齒輪傳動所傳遞的扭矩恆定；
(2)輪齒為線彈性體。僅考慮法向變形，不考慮輪齒的塑性變形、熱變形和輪體的變形；
(3)除柔性扭力軸外其餘軸均為剛性軸；
(4)輪齒嚙合時沿理論接觸線全部接觸；
(5)僅考慮彎扭耦合振動。
基於以上假設，單級斜齒輪傳動振動微分方程為：
(1)
式中x,，──沿嚙合線方向的位移、速度和加速度；M──齒輪副等效質量；
J1、M1、J2、M2為主、從動齒輪對轉軸的轉動慣量和質量；rb1、rb2為主、從動齒輪基圓半徑；ζ──相對阻尼係數，ζ＝0.05～0.15。大小取決於齒輪箱結構形式等；K──斜齒輪嚙合剛度，K＝k(t,x)；F0──靜態齒面作用力；Fe──附加齒面作用力，Fe＝knen(t,x),kn、en(t,x)分別為第n對嚙合齒對的嚙合剛度和瞬時綜合誤差，N為嚙合對數。
3 某型動力裝置二級斜齒輪傳動振動動力學模型
3.1 動力學模型
，J1，J2，J3，J4，J5為各軸的當量轉動慣量；K12，K34，K56為各軸的扭轉剛度；K23(t,x)，K45(t,x)分別為第一級和第二級齒輪副在瞬時t的嚙合剛度；rb1，rb2，rb3，rb4為各齒輪基圓半徑。
利用前面的假設，系統可化為圖2示的系統振動動力學模型。
某型動力裝置二級斜齒輪傳動結構示意圖
系統振動動力學模型
該系統為多自由度振動系統，其振動方程為
