考虑啮入冲击激励的跨座式单轨牵引齿轮箱振动噪声预估与试验研究

以跨座式单轨牵引齿轮箱为研究对象,综合考虑驱动电机扭矩波动引起的外部动态激励和啮入冲击激励、刚度激励、误差激励等内部动态激励,建立跨座式单轨牵引齿轮箱动力学有限元分析模型,基于模态叠加法求解齿轮箱振动模态与振动响应,并提取箱体外表面振动位移作为噪声预估边界条件;进而,建立单轨牵引齿轮箱声学边界元分析模型,借助直接边界元法对齿轮箱辐射噪声进行预估,得到箱体表面声压与场点声压值;而后,搭建跨座式单轨牵引齿轮箱振动噪声测试试验台,开展振动响应与辐射噪声测试。研究结果表明,箱体动态响应频域曲线的峰值及箱体表面声压最大值均出现在齿轮副的啮合频率及其倍频处;仿真所得的箱体振动加速度、外声场点辐射噪声与齿轮箱振动噪声试验台实测结果吻合良好,验证振动噪声预估方法的合理性。     

嵌入式轨道的振动噪声特性及优化研究

摘 要：结合有限元和边界元法对有轨电车以60km/h运行时的嵌入式轨道振动噪声特性进行分析,结果表明嵌入式轨道槽内结构振动显著,可以有效地进行振动能量耗散。嵌入式轨道沿着垂向和横向上的减振效果明显。嵌入式轨道的主要辐射噪声频段为250~1200Hz,尤其表现在400~500Hz和800~1000Hz频段内。嵌入式轨道槽内结构噪声贡献显著,轨道板噪声贡献量较小。通过槽内材料参数优化,分别得到了浇注料、降噪块和弹性垫板的最优的弹性模量和阻尼损耗因子,并分析了噪声敏感参数,以降噪块形状为优化方向,分析得到了较优的嵌入式轨道型式。综合材料参数和降噪块形状优化结果,辐射声功率级总值可以降低1.7dBA。     

局域共振型平板结构的低频振动与声辐射特性分析#br#

抑制低频振动与辐射噪声对提高水下航行器的声隐身性能具有重要意义。首先建立含局域共振元胞的平板结构横向振动模型,采用模态叠加法和谐波平衡法导出耦合振动方程的解析解,其次给出5 Hz～300 Hz范围内平板表面平均振速级与辐射声功率级解析表达式,研究元胞中吸振器参数对平板声振特性的影响,最终对目标频段平板结构的振动控制效果进行优化设计。研究表明：研究的频率范围内,局域共振型平板结构在吸振器固有频率附近会产生能够抑制其低频振动与噪声的频带;随吸振器阻尼的增大,减振频带拓宽且减振降噪性能减弱;多振子元胞具有多个减振频带,频带的叠加使得其低频减振降噪性能优于单振子元胞;经粒子群算法优化后在目标频段单振子、双振子、四振子元胞的减振降噪效率分别可达到26.3 %、29.8 %、29.1 %。研究结果可为水下航行器低频振动以及噪声的控制提供参考。     

局域共振型平板结构的低频振动与声辐射特性分析#br#

抑制低频振动与辐射噪声对提高水下航行器的声隐身性能具有重要意义。首先建立含局域共振元胞的平板结构横向振动模型,采用模态叠加法和谐波平衡法导出耦合振动方程的解析解,其次给出5 Hz～300 Hz范围内平板表面平均振速级与辐射声功率级解析表达式,研究元胞中吸振器参数对平板声振特性的影响,最终对目标频段平板结构的振动控制效果进行优化设计。研究表明：研究的频率范围内,局域共振型平板结构在吸振器固有频率附近会产生能够抑制其低频振动与噪声的频带;随吸振器阻尼的增大,减振频带拓宽且减振降噪性能减弱;多振子元胞具有多个减振频带,频带的叠加使得其低频减振降噪性能优于单振子元胞;经粒子群算法优化后在目标频段单振子、双振子、四振子元胞的减振降噪效率分别可达到26.3 %、29.8 %、29.1 %。研究结果可为水下航行器低频振动以及噪声的控制提供参考。     

考虑啮入冲击作用下减速器的振动噪声分析

以单级圆柱齿轮减速器为研究对象,综合考虑齿轮啮合过程中轮齿时变啮合刚度、误差及啮入冲击的影响,建立了传动系统动力学模型。以轴承动载荷为激励,采用FEM/BEM方法计算了减速器振动辐射噪声,得到齿轮箱声场场点的噪声谱,分析了啮入冲击对减速器振动噪声的影响;阐述了箱体辐射噪声的影响因素,对多工况下齿轮箱振动噪声辐射进行了计算,得到了噪声辐射随齿形误差及负载的变化规律,为减速器的减振降噪设计提供了理论依据。     

嵌入式轨道的振动噪声特性及优化研究

结合有限元和边界元法对有轨电车以60 km/h运行时的嵌入式轨道振动噪声特性进行分析,结果表明嵌入式轨道槽内结构振动显著,可以有效地进行振动能量耗散。嵌入式轨道沿着垂向和横向上的减振效果明显。嵌入式轨道的主要辐射噪声频段为250 Hz～1 200 Hz,尤其表现在400 Hz～500 Hz和800～1 000 Hz频段内。嵌入式轨道槽内结构噪声贡献显著,轨道板噪声贡献量较小。通过槽内材料参数优化,分别得到浇注料、降噪块和弹性垫板的最优的弹性模量和阻尼损耗因子,并分析噪声敏感参数,以降噪块形状为优化方向,分析得到较优的嵌入式轨道型式。综合材料参数和降噪块形状优化结果,辐射声功率级总值可以降低1.7 dB(A)。     

结合模态声学贡献量与板面声学贡献量的减速箱降噪技术研究

以单级人字齿轮减速器箱体为研究对象,采用FEM/BEM方法计算了箱体的辐射噪声,分析了箱体振型对辐射噪声的影响。通过计算各阶模态的模态参与因子以及模态声学贡献量,确定了对箱体输入侧、输出侧场点上的辐射噪声贡献最大的模态阶数。依据模态声学贡献量分析结果,提出了肋板和阻振质量的合理布局方式。分析结果表明,箱体各面板的弯曲振型对辐射噪声的影响最明显;当声学贡献最大的模态确定后,在对应振型中各面板弯曲振型最明显的位置添加肋板或阻振质量,可明显降低面板同侧场点上的辐射噪声。     

基于模态声学贡献量的减速箱降噪技术研究

以单级人字齿轮减速器箱体为研究对象,采用FEM/BEM方法计算了箱体的辐射噪声,分析了箱体振型对辐射噪声的影响。通过计算各阶模态的模态参与因子以及模态声学贡献量,确定了对箱体输入侧、输出侧场点上的辐射噪声贡献最大的模态阶数。依据模态声学贡献量分析结果,提出了肋板和阻振质量的合理布局方式。分析结果表明,箱体各面板的弯曲振型对辐射噪声的影响最明显;当声学贡献最大的模态确定后,在对应振型中各面板弯曲振型最明显的位置添加肋板或阻振质量,可明显降低面板同侧场点上的辐射噪声。     

水下圆柱壳低频声辐射特性及有源控制

利用振动模态及声辐射模态分析水下有限长圆柱壳低频模态辐射特性。计算各阶周向振动模态对辐射声功率贡献;将各阶周向模态下轴向振动模态分为奇、偶模态组,分析低频范围内振动模态组与声辐射模态对应关系;以主导声辐射模态声功率为目标函数对水下有限长圆柱壳低频声辐射进行有源控制。结果表明,低频范围内水下简支圆柱壳受径向点力激励时,仅前几阶周向振动模态对辐射声功率有贡献;同一周向振动模态下轴向为奇(偶)振动模态组产生的声功率与具有相同周向阶数而轴向为偶(奇)声辐射模态产生的声功率对应。通过控制前几阶主导声辐射模态即可完成对水下有限长壳体低频辐射噪声抑制。     

基于FEM/BEM方法的缝纫机油盘低噪声设计研究

针对中捷某型缝纫机,建立了油盘的实体模型和有限元模型,利用HyperWorks—Optistruct进行了模态分析,获得结构的固有频率和振型特性参数。在此基础上,利用MSC.Patran/Nastran进行了频响分析,并将仿真结果与实验结果对比,验证了模型的有效性。通过拓扑优化和形貌优化对模型进行优化后,提高了油盘前5阶固有频率,避免了共振,且减小了表面振动速度,降低了辐射声功率。通过利用SYSNOISE对油盘进行边界元噪声辐射仿真分析,结果表明油盘辐射噪声值降低。最后,经整机振动噪声测试试验,证明减振降噪效果明显。本研究成果能有效提高油盘的结构刚度和降低振动幅度,最终改善缝纫机整机的结构辐射噪声。     

《简支板辐射噪声的结构优化控制与仿真》

以简支矩形板为例,利用时域声辐射模态进行噪声的结构优化控制。已有研究表明时域辐射模态能独立地辐射声功率,并且振动结构辐射的声功率主要由第一阶辐射模态的声功率决定。在此基础上进行简支板辐射噪声的结构优化控制,并对最优控制力源的位置进行了讨论和分析。最后设计自适应前馈控制系统对控制效果进行仿真验证。     

传感器优化布置的齿轮箱轴承故障特征提取

为诊断齿轮箱轴承故障,构建一种传感器优化布置的齿轮箱轴承故障特征提取方法。提取齿轮箱上箱体模态振型,运用K-medoids算法对节点振型进行聚类,用有效独立法初选测点,以模态置信准则(MAC)为适应度函数,运用遗传算法(GA)寻优,实现传感器位置优化,以构建的综合评价指标对传感器数量进行评价,以此得到齿轮箱传感器优化布置方案;将传感器布置在上箱体采集齿轮箱振动信号,对各路信号进行奇异值(SVD)降噪,对降噪后信号进行基于方差贡献率的信息融合;对融合信号进行变分模态分解(VMD),以信息熵最小为原则对VMD参数优化,选取信息熵最小本征模态分量(IMF)进行Teager能量谱分析,提取滚动轴承故障特征;采用ZDH10型齿轮箱故障试验台进行试验验证,证明所构建方法的可行性。     

某型柴油机缸盖罩噪声预测及降噪研究

车辆发动机噪声过大会影响驾驶舒适性,故有必要对其进行降噪。针对某型柴油机缸盖罩噪声突出的问题,采用仿真分析与结构振动声辐射理论相结合的方法,对缸盖罩的振动响应和辐射噪声进行预测。通过识别振动薄弱环节,确定优化方向,提出结构改进方案。根据改进方案得出的研究结果表明,缸盖罩顶面振动响应较大,改进后其总声功率级降低了5.81 dB(A),降噪效果明显。     

发动机油底壳的辐射噪声分析及结构优化

油底壳表面辐射噪声占发动机总辐射噪声的24 %左右,已成为降低发动机噪声的重要制约因素。为了降低某油底壳的辐射噪声,通过有限元模型,计算其约束模态,找出油底壳的薄弱位置;进而施加由试验测得的激励,计算油底壳的表面振动加速度。在此基础上,采用边界元法对其进行辐射噪声总声功率级的计算;根据计算结果,对该油底壳进行结构优化,并预测结构优化后的辐射噪声水平。通过优化前后的对比表明：结构优化后约束模态频率有很大的提高,振型也有明显变化,总声功率级降低了1.83 dB (A)。     

非道路高压共轨柴油机振动及噪声分析

非道路高压共轨柴油机工作条件恶劣,对振动噪声性能提出较高要求。应用多体动力学方法,建立非道路高压共轨柴油机活塞组动力学模型、阀系动力学模型以及整机多体动力学分析模型,通过对机体与曲轴模态测试,验证缩减模型的准确性。对活塞组和阀系动力学特性、主轴承载荷以及整机振动与噪声特性进行分析,结果表明,在倾覆力矩作用下,2阶谐次及其整数倍谐次下发动机振动较大;2阶谐次下,机体次推力侧振动比主推力侧振动剧烈;油底壳表面辐射声功率级最大,最大值为109.1 dB;在523 Hz频率下声压级最大,最大值为85.23 dB。研究结果可为整机减振降噪提供优化方向。     

转速与负载对减速器振动噪声的影响研究

以单级圆柱齿轮减速器为研究对象,综合考虑齿轮时变啮合刚度及误差激励的影响建立了传动系统动力学模型。以轴承动载荷为激励,采用FEM/BEM方法对减速器振动噪声辐射进行了分析,得到了齿轮箱节点动响应时域历程及声场场点噪声谱,论述了激励中各谐波成分对齿轮箱振动噪声辐射的影响。对多工况下齿轮箱振动噪声辐射进行了计算,就转速及负载对减速器振动噪声的影响做出了分析,得到了系统动载荷随转速的变化规律,噪声辐射随负载变化规律以及齿轮箱共振频带分布,为减速器的减振降噪设计提供了理论基础。     

环板式针摆行星减速器箱体的模态分析

应用Pro／ENGINEER对环板式针摆行星减速器箱体进行三维实体建模，利用有限元法对其进行模态分析，采用HEAD acoustics噪声与振动分析系统进行振动与噪声测试，与计算的固有频率和振型进行对比分析，为环板式针摆行星减速器箱体的减振降噪设计提供依据。     

结合声学贡献量和拓扑优化的多场点低噪声齿轮箱结构设计方法

提出了一种能够高效降低齿轮箱多个场点上空气噪声的肋板布局方法。说明了声学贡献量最大区域的确定流程,以该区域法向振动速度最大节点上的速度最小为目标建立了可降低齿轮箱单场点上空气噪声的拓扑优化模型。提出了齿轮箱多场点上空气噪声的衡量指标,根据优化模型和衡量指标建立了多场点低噪声齿轮箱结构设计方法。运用该方法在单级人字齿轮减速器箱体表面新添了降噪肋板。结果表明:每次根据拓扑优化结果新添降噪肋板后,目标场点上的声压级均有明显降低;根据提出的方法多次新添降噪肋板后,齿轮箱多个场点上的空气噪声水平有了明显降低。     

混凝土箱梁相似模型面板声学贡献对比分析

以京沪高铁32m混凝土简支箱梁为研究对象,制作了1∶10的缩尺模型,通过自由模态测试验证了缩尺箱梁有限元模型的正确性。对箱梁有限元模型分析验证,建立了箱梁原型与缩尺模型两种计算模型。分别对两种模型进行简单加载,将各自振动响应作为声学边界条件,求得两种模型的结构噪声。同时,基于面板声学贡献分析理论,分别对两种模型的声压贡献与声功率贡献进行对比分析,研究发现:两种模型的声功率辐射曲线幅值相同、变化趋势一致,对应面板在对应频率处的声功率贡献分布和对应面板在对应频率处的贡献系数高度吻合,对应面板在对应频率与对应场点处的声压贡献分布也高度吻合。文中采用的方法和得到的结果对箱梁相似模型声学贡献分析和桥梁结构振动与声辐射实验研究具有参考作用。     

内燃机表面辐射噪声源识别技术初探

通过测量某内燃机表面振动速度的方法对其进行表面辐射噪声源的识别研究。首先,确定出该内燃机各主要噪声辐射部件,并分别测量其表面振动速度,分析各部件的振动特性,通过表面振动速度计算出各部件辐射的声功率和它们对总噪声的贡献量比值,从而识别出该内燃机的主要表面噪声源。最后提出为改善内燃机整体噪声辐射水平应采取的降噪措施。