挖掘装载机驾驶室内部声学仿真与结构改进

摘要

随着经济建设的发展与人们环保意识的提高，工程机械噪声、振动与舒适性已经是除了动力性、经济性和排放之外衡量其品质的重要指标。目前国内对运用有限元等现代设计分析方法对工程车辆驾驶室噪声进行分析、预测与控制还不成熟，相比国外企业和研究机构起步较晚，尤其是驾驶室内20～200Hz范围内的低频噪声。本文针对某型号挖掘装载机驾驶室的低频噪声问题，利用有限元法对驾驶室结构性能、驾驶室内噪声特性进行相关研究。
　　首先，对某型号挖掘装载机进行整机和零部件的振动噪声信号采集，并对相应的测试数据进行频谱和数值分析，了解该挖掘装载机驾驶室的振动噪声水平，利用获得的初步结论为后续的有限元分析提供有效实验依据。
　　其次，车架作为振动从发动机传递至驾驶室的中间环节，因此很有必要对其进行模态分析以预测其是否会加剧驾驶室的振动，结果显示其固有频率避开了发动机的基频频率，车架结构不会加剧驾驶室的振动;接着分析驾驶室结构有限元模型在低频(20～200Hz)范围内的自由模态和结构谐响应，分析结果表明在低频范围内模态频率比较密集，局部振动比较明显。
　　然后，分别对有座椅和无座椅的声腔模型进行自由模态分析和对比，结果表明有座椅的声腔模型各阶频率均比较低，振型也有变化，说明座椅对声腔模型的重要性，为后续声学分析提供更准确的有座椅模型;接着以驾驶室结构谐响应分析结果作为边界条件，利用Virtual.lab Acoustics软件仿真驾驶室内部声学特性，获得驾驶员右耳旁声学频响曲线和驾驶室各壁板对驾驶员右耳旁噪声的贡献度，找出关注频率点下贡献度最大的板件。
　　最后，根据声学贡献度的分析结果，提出增设加强筋的方式对贡献度最大的板件进行结构改进，针对性地提出五种不同的布置方案，通过分析比较原始结构与各方案结构的模态，最终确定一个较优方案。再次对驾驶室内部声腔进行仿真分析，得到驾驶员右耳旁的声学频响特性，并与改进前的结果进行对比分析。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外声振研究现状

1．3 本文主要的研究内容

第二章 挖掘装载机声撮测试与分析

2．1 测试背景

2．2 测试内容

2．3 数据处理及分析

2．3．1 动力总成减振器

2．3．2 驾驶室减振器

2．3．3 驾驶舱测点

2．3．4 噪声测点

2．4 测试初步结论

2．5 本章小结

第三章 驾驶室结构性能分析

3．1 结构模态分析

3．1．1 模态分析的基本理论

3．1．2 发动机动力总成激摄频率范围

3．2 车架结构模态分析

3．2．1 有限元模型的建立

3．2．2 模态分析的边界条件

3．2．3 模态结果分析

3．3 驾驶窒结构模态分析

3．3．1 驾驶宜有限元模型的建立

3．3．2 计算及分析

3．4 驾驶室结构谐响应分析

3．4．1 谐响应分析方法

3．4．2 谐响应分析边界条件和载荷

3．4．3 谐响应分析及计算结果

3．5 本章小结

第四章 驾驶室声学特性分析

4．1 驾驶室声腔模态分析

4．1．1 声场分析理论基础

4．1．2 声腔有限元模型的建立

4．1．3 驾驶童声腔模态有限元计算

4．2 声学贡献度分析

4．2．1 声学贡献度概念

4．2．2 结构摄动声学贡献的实验方法

4．2．3 贡献度分析流程

4．2．4 计算结果分析

4．3 本章小结

第五章 驾驶室结构改进

5．1 驾驶室降噪措施

5．2 底板加强筋布置方案

5．2．1 加强筋布置方案

5．2．2 底板结构的模态分析

5．3 改进后驾驶室模态分析

5．4 改进后驾驶室声学仿真

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的科研成果