本文關(guān)鍵詞：礦用自卸車駕駛室低頻噪聲分析與板件優(yōu)化

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【摘要】：礦用自卸車作為大型露天礦區(qū)的主要作業(yè)工具,其行駛路況復(fù)雜多變,振動(dòng)噪聲問題顯著,尤其是20~200Hz范圍內(nèi)的低頻結(jié)構(gòu)噪聲特別突出,對(duì)長期處于如此惡劣工作環(huán)境下的駕駛員的身心損害巨大。因此,改善礦用自卸車駕駛室內(nèi)部的聲學(xué)環(huán)境,減小振動(dòng)噪聲,提高駕駛員的乘坐舒適性,將會(huì)有助于工程機(jī)械整體發(fā)展水平和工作效率的提高。本文以某重工企業(yè)自主研發(fā)的電動(dòng)輪礦用自卸車作為研究對(duì)象,以Hypermesh中建立的駕駛室有限元模型為基礎(chǔ),針對(duì)30km/h礦用車空載行駛和滿載行駛兩種工況,在LMS Virtual.lab軟件中求解駕駛員兩耳旁的噪聲頻率響應(yīng)值,分析聲壓級(jí)曲線,確定噪聲峰值和對(duì)應(yīng)的頻率。針對(duì)峰值噪聲進(jìn)行駕駛室的板件聲學(xué)貢獻(xiàn)量分析,找到貢獻(xiàn)量最大的板件,再對(duì)引起板件局部振動(dòng)劇烈的駕駛室模態(tài)進(jìn)行模態(tài)參與因子分析,提取影響最大的模態(tài)作為板件形貌優(yōu)化的目標(biāo)。針對(duì)優(yōu)化結(jié)果重新設(shè)計(jì)板件的表面形狀,對(duì)新的駕駛室模型進(jìn)行聲學(xué)響應(yīng)計(jì)算,再對(duì)比優(yōu)化前后的噪聲峰值,驗(yàn)證優(yōu)化的效果。主要內(nèi)容具體陳述如下:(1)本文首先建立駕駛室結(jié)構(gòu)有限元模型和聲腔有限元模型,對(duì)駕駛室模態(tài)和聲腔模態(tài)以及二者的耦合模態(tài)進(jìn)行分析,掌握了駕駛室內(nèi)部環(huán)境的聲學(xué)特性。針對(duì)30km/h空載和滿載兩種行駛工況,計(jì)算了駕駛室結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng),并與道路加速度試驗(yàn)的響應(yīng)值進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)有限元模型的可靠性。(2)將駕駛室結(jié)構(gòu)-聲腔耦合模型導(dǎo)入LMS Virtual.lab軟件中,在四個(gè)懸置點(diǎn)施加不同工況下的激勵(lì),設(shè)置分析頻率為20~200Hz,分別計(jì)算空載和滿載時(shí)駕駛員兩耳旁的聲學(xué)響應(yīng),分析聲壓級(jí)曲線的峰值,找出噪聲值超過80d B的峰值和對(duì)應(yīng)的頻率作為分析頻率。選取駕駛室聲腔表面網(wǎng)格,按照駕駛室的結(jié)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行分組并設(shè)置阻尼系數(shù),然后進(jìn)行板件聲學(xué)貢獻(xiàn)量計(jì)算,提取分析頻率下的各個(gè)板件的貢獻(xiàn)值,通過統(tǒng)籌比較選取影響最大的板件作為優(yōu)化對(duì)象。(3)在20~200Hz范圍內(nèi),找出引起選取板件振動(dòng)劇烈的駕駛室模態(tài)作為分析模態(tài),針對(duì)這些模態(tài)進(jìn)行影響因子分析,再通過柱狀圖呈現(xiàn)各個(gè)選取板件的分析模態(tài)在分析頻率下的影響因子,確定需要優(yōu)化的模態(tài),以其頻率作為優(yōu)化目標(biāo)。(4)針對(duì)駕駛室需要優(yōu)化的模態(tài),以頻率為目標(biāo)進(jìn)行單目標(biāo)優(yōu)化得到模態(tài)頻率的目標(biāo)值。利用平均頻率法構(gòu)建多目標(biāo)函數(shù),將模態(tài)目標(biāo)值代入函數(shù)式中,以此表達(dá)式作為優(yōu)化目標(biāo),對(duì)各個(gè)優(yōu)化板件分別進(jìn)行形貌優(yōu)化。綜合考慮優(yōu)化后的云圖和加工工藝性,設(shè)計(jì)板件表面的加強(qiáng)筋布置。利用改進(jìn)的板件結(jié)構(gòu)重新建立駕駛室有限元模型,導(dǎo)入軟件中計(jì)算駕駛員兩耳旁的聲學(xué)響應(yīng),對(duì)比優(yōu)化前后的聲壓級(jí)曲線,特別是分析頻率處的噪聲值,證明優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)對(duì)改善駕駛室內(nèi)部的聲學(xué)環(huán)境有明顯的效果。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U469.4

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