【摘要】：隨著液壓系統(tǒng)朝著高壓、高速、數(shù)字化的方向發(fā)展,其振動烈度與噪聲等級越來越高,嚴重影響液壓元件的壽命和可靠性,同時危害工作人員的身心健康。因此,液壓元件的減振降噪研究越來越受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。斜軸式軸向柱塞馬達因其高功率重量比,耐高壓、高速驅(qū)動等優(yōu)點廣泛應用于工程機械領(lǐng)域,作為液壓系統(tǒng)重要的執(zhí)行元件,也是液壓系統(tǒng)的主要噪聲源之一。當前對斜軸式軸向柱塞馬達的振動噪聲研究較少。因此,本文以某型號斜軸式軸向柱塞馬達為研究對象,開展振動傳遞與噪聲輻射研究并指導結(jié)構(gòu)優(yōu)化。課題的主要研究工作如下:首先,介紹斜軸式柱塞馬達的結(jié)構(gòu)和工作原理,并對柱塞馬達的柱塞進行運動學分析和運動機構(gòu)分析,獲得柱塞馬達內(nèi)部的激振源及其激振頻率;從激振源出發(fā),進一步分析柱塞馬達內(nèi)部振動傳遞路徑,歸納出振動傳遞的最終受體;以馬達旋轉(zhuǎn)體偏心與不平衡作為單一激振源,建立斜軸式柱塞馬達內(nèi)部機械振動傳遞路徑物理模型與數(shù)學模型,利用MATLAB編程得到柱塞馬達殼體和后端蓋的振動特性。其次,以斜軸式軸向柱塞馬達外殼為研究對象,建立外殼有限元模型,基于動力學有限元分析方法對其進行計算模態(tài)分析,得到其固有頻率和模態(tài)振型;針對外殼振動劇烈區(qū)域進行諧響應分析,研究各激振頻率下,柱塞馬達外殼的振動特性及其變化規(guī)律;基于模態(tài)分析與振動諧響應分析的結(jié)果,建立斜軸式柱塞馬達外殼邊界元模型,對其進行噪聲輻射仿真分析,獲得馬達外殼的聲輻射特性。然后,基于振動噪聲仿真分析的結(jié)果,對斜軸式柱塞馬達的外殼結(jié)構(gòu)進行拓撲優(yōu)化;結(jié)合模態(tài)分析與拓撲優(yōu)化的結(jié)果,對外殼結(jié)構(gòu)進行減振降噪優(yōu)化,對比改進前后結(jié)構(gòu)的振動特性,進而確定最終優(yōu)化方案;對比優(yōu)化前后的外殼結(jié)構(gòu)的振動特性、強度與噪聲輻射情況,驗證優(yōu)化結(jié)構(gòu)的有效性。最后,為進一步研究斜軸式柱塞馬達的振動與噪聲特性,在半消聲室內(nèi)對斜軸式柱塞馬達進行振動與噪聲實驗測試;將不同轉(zhuǎn)速、不同壓力工況下柱塞馬達的加速度頻譜和聲壓級頻譜與理論計算得到的激振頻率進行對比,辨識出馬達內(nèi)部的主要激振源與噪聲源。本文的創(chuàng)新之處在于,針對斜軸式柱塞馬達的減振降噪研究,提出了諧響應與聲學邊界元相結(jié)合的分析方法,以獲得馬達外殼的振動與聲輻射特性,有助于在設計階段明確結(jié)構(gòu)的聲輻射情況,較大地提高設計效率;將拓撲優(yōu)化方法應用于斜軸式軸向柱塞馬達的減振降噪研究以指導結(jié)構(gòu)優(yōu)化,提高了柱塞馬達的功率密度,為馬達的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與減振降噪提供一種新思路。
【學位授予單位】：福州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH137.51
【圖文】：

及了許多零部件的運動，明確各運動部件的運動關(guān)系有助于分析柱塞馬達內(nèi)部的激振源和逡逑振動傳遞路徑。逡逑斜軸式柱塞馬達的錐形柱塞在缸體內(nèi)的運動可簡化為如圖２－２所示。圖中與ＣＤ表逡逑示錐柱塞運動的兩個位置。ｄ和Ｃ代表與主軸盤相連的錐柱塞球頭的中心，ｉ？和Ｄ代表錐逡逑柱塞的底部位置。逡逑８逡逑

逑圖２－２錐形柱塞在缸體內(nèi)的運動分析逡逑由圖２－２可知，在直角三角形Ｊ／＞５、ＣＤ０、ＪＣ尺中有如下關(guān)系成立：逡逑＼ＡＰ＼＝＼ＡＢ＼ｃｏｓ（ｐ０＝Ｌｃｏｓ（ｐ０邐（２－１）逡逑＼ＣＱ＼￣邋＼ＣＤ＼邋ｃｏｓ邋ｃｐ＝Ｌ邋ｃｏｓ邋ｃｐ邐（２－２）逡逑｜＾＾｜＝｜＾0｜８１１１７＝（１邋－ｃｏｓｉ／／）／？ｓｉｎ／邐（２－３）逡逑＼ＡＰ＼邋－邋＼ＣＱ＼邋＝邐＋邋｜／：Ｊ｜邋＋邋＼ＪＰ＼邋－＼ＣＧ＼邋－邋＼ＧＱ＼逡逑＝邋＼ＡＫ＼－ｓ邐（２－４）逡逑＝Ｌ邋（ｃｏｓ邋（ｐ０邋－邋ｃｏｓ邋ｃｐ）逡逑聯(lián)立式（２－３）和式（２－４）可得柱塞的位移ｓ為：逡逑５邋＝邋｜＾Ａ＾｜－Ｚ，（ｃｏｓ＜ｐ０邋－ｃｏｓｇ））邋＝邋／？（ｌ－ｃｏｓｉ／／）ｓｉｎ／－Ｚ，（ｃｏｓ＜ｐ０邋－ｃｏｓｃｐ）邐（２－５）逡逑式中：逡逑ｓ—錐形柱塞的位移；逡逑Ｒ邐主軸盤球窩分布圓半徑；逡逑ｙｊ主軸盤轉(zhuǎn)角；逡逑ｙ邐缸體擺角；逡逑＜Ｐ—錐形柱塞的初始傾角，此時ｆＯ；逡逑（ｐ0邐錐形柱塞的傾角，此時Ａ端轉(zhuǎn)過的角度為逡逑Ｌ——錐形柱塞的長度。逡逑由上述分析可知，錐形柱塞在缸體孔內(nèi)部的軸向位移由兩部分組成，一部分是主軸逡逑盤球窩引起的強制位移，一部分是柱塞傾角變化引起的附加位移。若已知主軸的轉(zhuǎn)速為逡逑９逡逑

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本文編號：2727280