往复式制冷压缩机壳体振动声辐射特性的初步研究

制冷压缩机是决定冰箱、冷柜等家电噪声水平的关键部件。本文首先分析往复式制冷压缩机噪声的类型以及传递途径,指出壳体是压缩机自身噪声向外辐射的最终载体;接着对某一压缩机的壳体进行了模态分析,以了解其固有振动特性;再在压缩机内部的四个支撑机芯的弹簧底部位置和排气管焊接处施加常值幅度的力谱,研究压缩机的受迫振动与声辐射。结果表明:对于此压缩机第1阶弹性变形模态为3kHz左右;四个支撑弹簧和排气管焊接处施加力激励,发现在1kHz以下,壳体的振动小且声辐射效率低,所以声辐射功率也小;随着频率增加,辐射效率提高,特别当超过第1阶变形模态之后辐射效率将大于1,并且此时由于结构模态的不断出现,振动能量和声辐射功率都维持在较大幅度范围内;不同激励点激励起各阶壳体模态振动的有效性不一样,排气管焊接点处比支撑弹簧处能更有效地激励壳体的振动与声辐射。     

新能源汽车电机控制器盖板模态优化与振动噪声EI北大核心CSCD

新能源汽车驱动电机成为中国新能源汽车产业发展规划中的关键技术零部件,进而对车用电机的噪声、振动与声振粗糙度(noise,vibration and harshness,NVH)水平提出更高要求。分析了三合一电驱动总成噪声源和传递路径,并研究电机控制器盖板模态频率及刚度和电驱动总成噪声的关联性。然后建立电控盖板的模态优化求解模型,使用Hyperwork软件的Optistruct模块得到最优拓扑形态,指导电控盖板结构上增加环向筋和径向筋来提升模态频率和刚度。加筋优化后,电控盖板单体1阶自由模态频率从197 Hz增加到374 Hz,提高了89.8%,而2000 Hz以内的模态阶次数量从14个减少到9个,减少了盖板的共振次数。通过刚度和固有频率的关系式,可知优化后盖板刚度有明显增加。最后通过台架对照试验验证了电控盖板的优化可以减弱盖板的共振和受迫振动。从典型阶次噪声的阶次切片对比中,减速器一级齿轮21阶和二级齿轮13.16阶以及电机的24阶和48阶噪声对应的盖板振动加速度幅值降低3~7 dB,最终有效降低电驱动总成的噪声。     

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。     

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)。     

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。     

基于有限点振速分布设计误差传感策略

误差传感策略是实现主动结构声学控制的关键的一环。在中低频率时，控制振动结构前几阶声辐射模态可以有效控制总声功率，基于声辐射模态进行板结构主动声学控制的关键是如何获得前几阶声辐射模态伴随系数。在振动平板上测量少数点振动速度分布，利用声辐射模态性质，通过求解欠定方程，得到所需要的前N阶声辐射模态伴随系数。利用得到的前N阶声辐射模态伴随系数作为控制器的输入，形成基于声辐射模态的主动控制策略和相应的误差传感策略。以固定支撑板为例，从主动控制效果分析得到的结果与理论值一致，说明利用上述误差传感策略得到前几阶声辐射模态伴随系数是可行的。     

发动机排气歧管罩动态特性分析与改进

排气歧管罩是某微型车发动机的主要表面噪声辐射源之一,利用有限元分析技术对其模态分析,分析结果与实验基本一致。在此基础上进行了发动机排气振动激励下的谐响应分析,结果表明排气歧管罩自由边和右上方大平面处法向振动速度最大。对排气歧管罩进行了结构改进。分析结果表明改进效果良好,其辐射噪声得到明显降低。     

发动机油底壳的低噪声结构设计

对某铸铝油底壳进行有限元建模,计算其自由模态,并采用有限元法和边界元法相结合的方法对其进行振动和表面辐射噪声的预测计算,得到其表面振动速度和总声功率级。对原油底壳侧面大面积平板部位进行加筋,在底部进行形状上的修改,并预测改进后结构的振动和辐射噪声水平。通过改进前后的对比表明：结构改进后自由模态频率有很大的提高,振型也有显著变化,振动幅值有所降低,总噪声水平降低3.1 dB。     

空滤器结构优化和辐射噪声分析

针对试验中发现的空滤器壳体辐射噪声大问题,综合运用模态计算、进气压力频谱计算、拓扑优化、形貌优化和声学有限元法解决了该问题。首先,通过模态计算,得出了空滤器外壳的各阶振型和模态频率。接着分析了发动机的进气压力波频谱,找出了进气压力较大的频段,由此可知空滤器辐射噪声大是由于第1阶频率较低引起的。然后,通过拓扑优化和形貌优化,找出了筋的最佳布置位置,使空滤器外壳的第1阶频率得到大幅提高。最后,通过辐射噪声的计算,确认了改进后的空滤器外壳的总声功率级降低了13.8 d B,噪声改进效果非常明显。     

发动机油底壳的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20 %左右,已成为降低发动机噪声的重要制约因素。以铸铝油底壳为例用有限元模型计算约束模态,并对结果进行综合性分析,识别出油底壳的结构薄弱位置。然后采取加筋,和底部进行形状上的结构优化,得到一种油底壳的最佳结构设计方案。经计算优化后的油底壳,第一阶约束模态频率提高了56 %,且在2 000 Hz内的阶数减少了3阶。最后通过实验测试对比表明：发动机整机1 m声压级均值,在油底壳优化后,由原来的76.7 dB(A)降到75.6 dB(A),降低了1.1 dB（A）,有一定的效果。