大型行星齿轮箱的振动噪声不仅是衡量整个齿轮箱传动系统综合性能的一个重要指标,也是产品市场竞争力的重要体现。为了提高产品的竞争力,市场对大型多级行星传动系统提出了低噪声及轻量化的需求。现有行星齿轮传动系统与这些目标还有较大差距,而实现这些目标的关键是提升行星齿轮箱的性能。本文在国家科技支撑计划项目的资助下(项目号:2013BAF01B05),以某大型矿山提升机两级行星减速器齿轮箱为研究对象,在进行两级行星减速器动态特性研究的基础上,运用有限元方法、边界元方法等手段,对齿轮箱的箱体进行了振动响应分析、辐射噪声分析、面板贡献量分析,并提出了采用响应面法开展行星齿轮箱的减振降噪及轻量化研究,实现了箱体结构的优化设计,达到了大型两级行星齿轮箱的减振降噪和轻量化目标。本文的主要研究内容如下:①建立了两级行星齿轮箱的非线性瞬态动力学分析模型,采用动力学显式算法完成齿轮箱的动力学仿真,获得了齿轮箱在运行过程中箱体所受到的动态载荷激励。②采用模态叠加法对行星齿轮箱进行振动响应分析,并输出箱体结构的振动速度响应,为齿轮箱声学分析提供边界条件。③基于振动响应计算结果,对行星齿轮箱箱体进行声学仿真计算,预测了箱体的辐射噪声,确定出辐射噪声的峰值声压;并基于贡献量理论对箱体进行声学面板贡献量分析,识别出主要贡献面板,为箱体的结构优化设计提供了依据。④以箱体主要贡献面板为试验因素,以最大辐射噪声和箱体质量为试验指标,对齿轮箱进行均匀试验设计,得到辐射噪声和箱体质量的响应面近似模型。基于响应面近似模型构建多目标优化数学模型,并利用遗传算法进行多目标优化求解,得到箱体结构优化设计方案。⑤根据优化方案改进箱体结构,并验证响应面优化效果。结果表明采用响应面优化法在一定程度上实现了齿轮箱的降噪和轻量化。