随着船舶工业的高速发展,齿轮箱传动正朝着高速、高效和强力的方向发展,齿轮传动系统传递的功率不断增大,齿轮转速不断加快,使得齿轮箱的振动和噪声问题显得更加突出。齿轮箱在运行过程中产生的振动和噪声不仅会影响船舶的工作性能和工作寿命,还会对船舶上的工作人员的身心健康造成危害。因此,通过建立齿轮箱的动力学模型来分析其动态性能,找出齿轮箱运行过程中的振动和噪声源,采取相应的改进措施,对于减小和降低船用齿轮箱的振动和噪声具有重要的研究意义和实用价值。为了能够准确的模拟齿轮的传动过程,本文利用ADAMS中的碰撞接触函数建立齿轮的接触动力学模型;为使齿轮箱模型能更好的反映齿轮箱的工作性能,本文考虑轴承激励和齿轮箱箱体刚度变化的影响,在接触动力学模型的基础上建立齿轮箱刚柔耦合的动力学模型;对齿轮箱的刚柔耦合模型进行动力学分析,分析齿轮的转速、啮合力、轴承支反力等时域数据,并通过离散傅里叶变换将其转换为频域结果,在频域内通过齿轮的啮合频率去验证各参数曲线出现峰值的位置。为了研究外部负载变化对齿轮箱工作性能的影响,本文分析几种不同负载变化的工况下齿轮啮合力、输入轴转矩等的变化情况。为了避免齿轮箱在工作过程中发生共振,本文通过建立齿轮箱箱体的有限元模型,并对其进行模态分析,得到齿轮箱箱体的固有频率和固有振型,将箱体的固有频率与齿轮输入、输出轴的转频和齿轮的啮合频率进行比较。为了分析齿轮箱箱体的振动响应情况,本文在ANSYS Workbench中基于模态叠加法对齿轮箱的谐响应特性进行求解,得到箱体表面各个测点的振动速度和振动加速度曲线。为了对齿轮箱的振动量级进行评估,本文分别通过测点的振动速度来计算齿轮箱系统的振动烈度和通过测点的振动加速度来计算其加速度级结构噪声。为了分析齿轮箱产生的辐射噪声大小,本文在Virtual.Lab Acoustics中建立齿轮箱的声学边界元模型,求解计算齿轮箱的表面声压和辐射空气噪声,得到场点位置的噪声大小和频率的关系。为了能够找出齿轮箱辐射噪声的噪声源所在,本文根据齿轮箱的结构特点对齿轮箱进行声学面板划分,通过齿轮箱的声压面板贡献量和声功率面板贡献量的分析结果,得到对齿轮箱产生噪声贡献较大的面板,为后续齿轮箱的降噪优化设计提供依据。为了能够减小齿轮箱的振动情况,本文针对6个测点的振动速度,在ANSYS Workbench中基于迭代的多目标优化方法,通过改变齿轮箱结构的壁厚来对齿轮箱的振动情况进行优化处理;为了验证经过振动优化后齿轮箱的振动有所减小,将优化后的6个测点的振动速度与优化前进行比较分析。本文通过比较减振优化模型与原模型在场点位置的辐射噪声大小,以验证减振优化模型在降噪方面的效果。为了能够进一步降低齿轮箱的辐射噪声,本文结合声学面板贡献量的分析结果,在齿轮箱减振优化模型的基础上,提出对齿轮箱箱体内壁加筋和增加壁厚的两种结构优化改进方案,通过比较两种方案的噪声大小得出更优的一组方案。并将该方案的辐射噪声大小与原模型噪声进行比较,以验证齿轮箱经过减振优化和结构优化处理后的降噪效果。