[編者按] 齒輪傳動(dòng)裝置的振動(dòng)噪聲是學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)，也是產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注重點(diǎn)。西北工業(yè)大學(xué)劉更教授及其團(tuán)隊(duì)總結(jié)三十余年的相關(guān)研究成果，撰寫(xiě)專著《齒輪傳動(dòng)裝置低噪聲設(shè)計(jì)理論和方法》，從激勵(lì)、響應(yīng)和傳遞三方面深入地介紹齒輪傳動(dòng)裝置低噪聲設(shè)計(jì)理論和方法。下文是劉更教授關(guān)于新書(shū)的訪談。

劉更簡(jiǎn)介：西北工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院二級(jí)教授、博士生導(dǎo)師，1993年獲批享受國(guó)家政府特殊津貼，2002年入選陜西省“三五”人才?，F(xiàn)任陜西省機(jī)電傳動(dòng)與控制工程實(shí)驗(yàn)室主任，中美工程設(shè)計(jì)與仿真聯(lián)合研究所所長(zhǎng)。中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)分會(huì)常務(wù)理事，中國(guó)機(jī)械傳動(dòng)分會(huì)常務(wù)理事、副總干事，中國(guó)齒輪標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員，《振動(dòng)與沖擊》和《機(jī)械傳動(dòng)》雜志編委。主持國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)基金項(xiàng)目、863計(jì)劃等重點(diǎn)科研課題。先后參與我國(guó)自主研發(fā)的第一臺(tái)渦槳減速器、第一臺(tái)氣墊船推力減速器、第一臺(tái)船用大功率行星齒輪減速器等的科研工作。獲國(guó)家和省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)8項(xiàng)。撰寫(xiě)專著《結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)有限元程序設(shè)計(jì)》《無(wú)網(wǎng)格方法及其應(yīng)用》《行星滾柱絲杠傳動(dòng)——嚙合原理》和《齒輪傳動(dòng)裝置低噪聲設(shè)計(jì)理論和方法》四部。

　　一、關(guān)于本書(shū)

　　《齒輪傳動(dòng)裝置低噪聲設(shè)計(jì)理論和方法》共12章，主要介紹齒輪傳動(dòng)裝置噪聲產(chǎn)生機(jī)理、類型和傳遞方式，動(dòng)態(tài)激勵(lì)的定義、內(nèi)涵及主要計(jì)算模型和方法，平行軸、行星、功率分流和多輸入多輸出齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)與齒輪箱體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)計(jì)算模型和方法，低噪聲齒面優(yōu)化修形與齒輪箱體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法，安裝在彈性支承結(jié)構(gòu)上的齒輪傳動(dòng)裝置振動(dòng)傳遞分析模型和方法，齒輪參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)齒輪傳動(dòng)裝置振動(dòng)噪聲的影響規(guī)律，最后總結(jié)歸納齒輪傳動(dòng)裝置低噪聲設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和方法。

　　二、作者專訪

　　問(wèn)：為什么要進(jìn)行齒輪傳動(dòng)裝置低噪聲設(shè)計(jì)?其意義主要體現(xiàn)在哪些方面?

　　答：所謂低噪聲設(shè)計(jì)，是指為了使一個(gè)裝置在工作時(shí)具有較低的噪聲水平而采用的設(shè)計(jì)技術(shù)與計(jì)算方法。與此對(duì)應(yīng)，齒輪傳動(dòng)裝置的低噪聲設(shè)計(jì)，就是以降低齒輪傳動(dòng)噪聲為準(zhǔn)則的設(shè)計(jì)理論與方法。

　　工程設(shè)計(jì)中噪聲的概念比我們生活中所理解的噪聲概念要更寬泛些，除人們耳朵能聽(tīng)到的由空氣振蕩引起的空氣噪聲外，還包括結(jié)構(gòu)振動(dòng)中傳遞的結(jié)構(gòu)噪聲，以及人耳聽(tīng)不到的超聲等。

　　大家都知道齒輪傳動(dòng)會(huì)產(chǎn)生噪聲。但在傳統(tǒng)齒輪設(shè)計(jì)中，人們通常更關(guān)注齒輪的強(qiáng)度與可靠性、壽命與耐久性，以及動(dòng)力學(xué)特性等方面，畢竟這些都是齒輪設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題。隨著對(duì)各類裝備應(yīng)用要求的不斷提高，人們開(kāi)始考慮裝備使用舒適性和隱身性等方面的問(wèn)題。隨之而來(lái)，如何設(shè)計(jì)低振動(dòng)水平的低噪聲齒輪傳動(dòng)裝置，已開(kāi)始成為引人關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題，相應(yīng)的設(shè)計(jì)理論與方法成為了必須研究的課題。本書(shū)是作者在這方面做出的嘗試與成果。

　　可以說(shuō)，齒輪傳動(dòng)廣泛地應(yīng)用于各類機(jī)械裝備中。這些裝備中，有些是與人直接接觸的(如高鐵、飛機(jī)、郵輪和車輛等)，因此有舒適性要求而需要低噪聲設(shè)計(jì);有些是無(wú)人工作平臺(tái)，雖與舒適性要求無(wú)關(guān)，但噪聲會(huì)使相關(guān)設(shè)備受到干擾，也應(yīng)考慮低噪聲設(shè)計(jì)。值得特別說(shuō)明的是，航空與艦船具有較高舒適性和隱身性要求，因此航空和艦船動(dòng)力傳輸中齒輪傳動(dòng)裝置的低噪聲設(shè)計(jì)就顯得尤為重要，相應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)也更為嚴(yán)苛

　　問(wèn)：目前有關(guān)齒輪傳動(dòng)裝置低噪聲分析和計(jì)算國(guó)內(nèi)外發(fā)展如何?

　　答：目前，國(guó)內(nèi)外與齒輪傳動(dòng)裝置低噪聲設(shè)計(jì)相關(guān)基礎(chǔ)理論的研究，已經(jīng)有了較長(zhǎng)足的發(fā)展，其中包括齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、箱體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、箱體輻射噪聲計(jì)算，以及隔振與減振技術(shù)等。但是，如何將這些相關(guān)理論與方法有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，形成一套較完整的，并可在工程中使用的低噪聲設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、方法和體系，本書(shū)作者率先提出并試圖回答這一問(wèn)題。當(dāng)然，本書(shū)所提出的低噪聲設(shè)計(jì)理論與方法的有效性，還有待于進(jìn)一步工程實(shí)踐的檢驗(yàn)與完善。

　　問(wèn)：本書(shū)與其他研究齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)書(shū)籍的區(qū)別是什么?

　　答：機(jī)械裝置產(chǎn)生噪聲的根源在于機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。要做好齒輪傳動(dòng)裝置低噪聲設(shè)計(jì)，齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是重要理論基礎(chǔ)之一。除此之外，我們還必須考慮齒輪系統(tǒng)的支承、箱體的結(jié)構(gòu)，以及箱體的支承等問(wèn)題。有時(shí)，我們還需要將齒輪系統(tǒng)、箱體以及支承聯(lián)系在一起分析。

　　本書(shū)的第2~7章側(cè)重于齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，其中包含了一些作者在齒輪動(dòng)力學(xué)方面的最新研究成果(如嚙合剛度計(jì)算方法等)。第8、9章側(cè)重于齒輪箱體的振動(dòng)噪聲分析。第10、11章側(cè)重于齒輪系統(tǒng)、箱體以及支承聯(lián)系在一起的振動(dòng)噪聲分析。應(yīng)該說(shuō)，這三個(gè)方面，分別敘述了齒輪噪聲的產(chǎn)生(激勵(lì))、響應(yīng)和傳遞問(wèn)題。第12章對(duì)如何從齒輪噪聲的激勵(lì)、響應(yīng)和傳遞三個(gè)方面入手，對(duì)齒輪裝置低噪聲設(shè)計(jì)的方法做出了歸納。

　　問(wèn)：您覺(jué)得做好齒輪傳動(dòng)裝置低噪聲設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是什么?

　　答：一般來(lái)講，降低齒輪傳動(dòng)裝置的噪聲可有兩大個(gè)途徑，一是從設(shè)計(jì)的原始參數(shù)與尺寸入手，降低產(chǎn)生振動(dòng)的激勵(lì)和響應(yīng);二是在既定的參數(shù)與尺寸的基礎(chǔ)上，采取適當(dāng)?shù)母粽翊胧┗蚴┘右欢ǖ淖枘岵牧?，以降低振?dòng)能量的傳遞。具體來(lái)講，做好齒輪傳動(dòng)裝置低噪聲設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是：①合理選擇齒輪基本參數(shù)，是低噪聲齒輪設(shè)計(jì)的起點(diǎn)。這里可考慮的問(wèn)題很多，但通過(guò)參數(shù)的選配來(lái)獲得合理的齒輪傳動(dòng)重合度，其降噪效果最為明顯;②合理調(diào)配齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)型，包括周密設(shè)計(jì)各零件的布局、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、結(jié)構(gòu)剛度等，可以使得在確定的激勵(lì)時(shí)，盡可能降低齒輪系統(tǒng)的振動(dòng);③合理設(shè)計(jì)降噪肋板，敷設(shè)一定的阻尼材料，選用恰當(dāng)?shù)母粽衿?，是降低振?dòng)噪聲對(duì)環(huán)境影響的三個(gè)有效手段。④當(dāng)然，提高齒輪精度有著明顯的降噪效果。然而這需要能夠較好地協(xié)調(diào)提高精度與制造成本過(guò)高之間的矛盾。

　　問(wèn)：您對(duì)青年學(xué)者的一些寄語(yǔ)

　　答：如何實(shí)現(xiàn)齒輪傳動(dòng)裝置的低噪聲設(shè)計(jì)，這是時(shí)代對(duì)齒輪設(shè)計(jì)人員提出的全新課題。本書(shū)僅僅是針對(duì)這一課題搭建了一個(gè)基礎(chǔ)理論和方法的框架，這一框架之中尚有設(shè)計(jì)分析方法需要增添，算法需要完善，技術(shù)需要?jiǎng)?chuàng)新，結(jié)論需要驗(yàn)證。

　　愿有更多青年學(xué)者投入這個(gè)領(lǐng)域研究，使齒輪傳動(dòng)裝置低噪聲設(shè)計(jì)理論與方法更加完善。