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电动工具振动与噪声研究

孙辉  
【摘要】:电动工具广泛应用在民用和工业领域,其噪声问题在当今绿色环境的社会需求下显得尤为突出。长期的处于高噪声环境中,会产生语言听力损伤,还可导致睡眠不良、心血管功能障碍、神经性症状和免疫功能下降等症状。随着百姓对噪声污染的日益关注及国家颁布日益严格的噪声法规,研究低振动低噪声的电动工具势在必行。噪声是由振动产生的,电动工具在运转过程中,产生的噪声有齿轮撞击噪声,风扇产生的噪声和电磁噪声。电动工具中由于齿轮齿侧间隙的存在,在啮合过程中引起周期性的加速分离和加速啮合,导致齿与齿之间的撞击,引起齿轮振动并产生噪声。齿轮振动常常会诱发其相连接部件的振动,从而产生结构噪声。随着齿轮载荷和转速的提高,由此产生的齿轮噪声比其他声源的噪声更突出,所以齿轮激振是引起噪声的主要原因。 本文采用有限元、边界元相结合的方法,分析电动工具中齿轮在冲击载荷作用下产生的动态特性,进行电动工具的动态响应分析和噪声声辐射分析,并与试验结果进行对比,为电动工具低噪声设计提供依据。本文的主要研究工作如下: (1)在建立电动工具实体模型的基础上进行有限元模型的建模。 (2)对电动工具进行了模态分析,得到电动工具的固有频率和振型,为动态响应分析打下了基础。 (3)根据电动工具的振动分析程序求得齿轮啮合激励,对电动工具进行动态响应分析,并将分析得到的节点位移数据作为电动工具噪声预测的边界条件。 (4)建立电动工具边界元模型,将提取的动态响应的节点位移数据作为边界条件对电动工具外场进行边界元计算,得到其外声场的声学特性。 (5)对电动工具进行声压和表面加速度测试。 (6)通过对仿真结果与试验结果的对比,验证了仿真结果,为电动工具噪声预测提供了一种有效的方法。


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