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《广东工业大学》 2013年
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清洁机械驱动桥结构分析和振动噪声研究

王维国  
【摘要】:清洁机械驱动桥作为清洁机械的关键部件之一,要求传动效率高、结构紧凑、质量轻和振动噪声小。由于使用场所主要在会议厅、展览馆和高级宾馆等,对环境噪声要求高,要求驱动桥的振动噪声控制在60db以内,有必要对驱动桥系统在减振降噪方面进行研究。本课题首先对清洁机械驱动桥进行整体结构设计,分析了结构的静态特性;接着采用计算和实验模态法分析系统的固有频率和振型,研究驱动桥系统噪声的激励源、传递路径和响应,并对驱动桥的振动辐射噪声进行仿真;最后对驱动桥壳结构进行结构优化设计,提出了减振降噪的措施,达到降低结构表面辐射噪声的要求。主要研究内容及结论如下: 1.确定以斜齿轮传动形式的设计方案,对关键部件的驱动桥壳开展在垂向力、牵引力和侧向力工况下有限元静力分析及齿轮啮合的接触分析。求解出驱动桥壳的最大应变为0.47mm,满足设计要求;驱动桥壳承受的最大应力398.3MPa,小于材料的许用应力540MPa。输入轴齿轮的齿顶部最大接触应力为809MPa,输出轴齿轮的齿根最大接触应力为550MPa,输入轴齿轮最大应力约大于材料的屈服极限(780MPa),易于使结构发生失效。 2.采用动态分析法对结构开展有限元的计算模态、试验模态分析。对比验证了计算模态分析的有效可靠性及试验模态分析的可行性。求解出驱动桥壳前4阶固有频率为757.77Hz、1104.22Hz、1311.79Hz、2091.15Hz.驱动桥在长轴端中部相对位移最大,结构整体刚度存在不足。 3.对驱动桥的激励源、振动传递路径、振动响应机理分析。确定了驱动桥壳是驱动桥的噪声源,齿轮啮合产生的振动为主要激励源。采用近场声压法、频谱分析法相结合法开展振动噪声实验,确定驱动桥噪声辐射的关键频率在73HZ、476Hz.954Hz.1421Hz和1900Hz附近。 4.建立驱动桥的瞬态响应模型、声辐射的有限元模型,并开展结构瞬态响应分析,声辐射分析。求解出结构在78HZ、930Hz.1360Hz、1850Hz、2160Hz、2300Hz有较大的激励响应,与振动噪声实验对比验证了结构瞬态分析的有效性,确定了在频率930Hz、1750Hz处为最大噪声辐射频率点。对驱动桥壳开展基于声功率的面板声学贡献量分析,确定了驱动桥壳面板5、6、1、2为主要辐射部位,且面板5(桥壳长端中部)、2(桥壳腹部)的声压对主要峰值频率有较大贡献量。 5.以降低结构在关键频率声压级数及整个频率带上的声压值为目标,从筋板的形状、筋板的厚度、桥壳腹部刚度及阻尼降噪方面进行结构噪声的优化仿真分析。最终确定优化方案:改变结构的筋板形状,筋板厚度为7mm,同时在桥壳腹部内部填涂高阻抗的软钢材料最优,使结构在930Hz处噪声的声压级值从69.7dB降低到53.64dB,使结构在1750Hz左右噪声的声压级值从77.3dB降低到63.44dB,使整个声压级的响应频谱曲线相对平缓,效果显著。同时还从结构工艺上、结构的安装支撑方面提出了结构振动噪声优化的方法。
【学位授予单位】:广东工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TB533.1

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