【联合仿真】在ADAMS界面下做振动噪声仿真

本文摘要（由AI生成）：

文章介绍了一种基于Adams环境的联合仿真方案，用于预测和评估齿轮啸叫噪声。该方案结合了MSC公司的结构有限元软件MSC Nastran、多体动力学软件Adams和声学软件Actran，无需手动创建声学模型，直接在Adams中完成振动噪声的计算。文章通过一个制冷设备的仿真案例，展示了该方案的简单高效和易学易用特点。仿真结果表明，该方法可以有效地预测和评估齿轮啸叫噪声，有助于在设计阶段提前发现并解决产品的机械性能问题和声学性能问题，从而缩短产品研发和上市时间，为企业带来显著经济效益。

 概述

齿轮啸叫是很多机械设备的主要噪声源之一，严重影响产品的声学品质。对齿轮进行微观修形是减小齿轮啸叫噪声的主要方法。设计工作者要确定哪个修形位置和哪种修形方式能将啸叫噪声降到许可范围内，这是一项艰巨的任务。现阶段，设计人员更多地依赖振动噪声试验方法来处理这个问题。需要投入大量的人力和物力，经过多次试验才可能达到设计要求，而且不同型号的产品之间没有太多可以相互借鉴的经验。如果能够对确定的设计方案进行啸叫噪声仿真会省去很多不必要的试验工作。

2 仿真方案简介

MSC公司同时具有结构有限元软件MSC Nastran，多体动力学软件Adams，声学软件Actran。在Adams环境下进行三个产品的联合仿真，无需手动创建声学模型就可得出确定的设计方案下齿轮啸叫噪声的具体数值。联合仿真流程见图1。

此方案不需要转换结果文件格式，也不需要声学仿真的复杂建模，直接在Adams中完成振动噪声的计算，具有简单高效和易学易用的特点。

3 仿真案例

某制冷设备主要组成部分包括齿轮系统和制冷机，其中机罩是薄壳结构。齿轮的接触、碰撞带动机罩的振动，进而产生噪声。机罩振动产生的噪声远大于齿轮接触产生的噪声，因此只需仿真机罩振动产生的噪声。制冷设备结构组成如图2所示。

仿真统一采用Adams界面环境。先通过MSC Nastran将机罩转化成柔性体，然后对刚柔耦合模型进行多体仿真，得出机罩的振动结果，最后直接在Adams界面通过Actran声学插件创建声学仿真模型并提交仿真得到声学结果。

声学仿真建模时可以在关心位置预设麦克风，仿真后能够得到这些具**置的声学结果。本次仿真设置了两处麦克风，分别在机罩的右前方和正前方。创建的声学模型和预设的麦克风如图3所示，其中红色圆点代表右前方的8#麦克风和正前方的20#麦克风。

仿真后得到这两处的总声压级随时间变化曲线，具体如图4和图5所示。

从总声压级结果曲线可以看出，右前方位置噪声始终比正前方更大，仿真过程中右前方声压级最大不超过59.0dB，正前方声压级最大值为47.9dB。

包含第8号和第20号麦克风声音的视频动画如下所示。每个视频时长10秒，没连WIFI也可以放心观看。

结论

采用上述方法可以进行齿轮啸叫噪声仿真，在设计阶段就可以对噪声性能进行评估，快速确定满足噪声要求的齿轮设计方案。

上述方法不仅限于齿轮啸叫噪声的仿真，可以用于一切机械结构振动噪声的仿真。采用统一的仿真环境，在设计阶段提前发现并解决产品的机械性能问题和声学性能问题，能够大幅度减少产品试验次数，从而缩短产品研发和上市时间，为企业带来显著经济效益。

 文中概述章节部分引用了方源在《基于轮齿修形的电动车齿轮啸叫噪声品质研究》一文中的观点，在此特别说明！