微车后桥壳声—固耦合振动及轻量化研究

摘要

近年来，伴随着社会的快速发展汽车工业也得到了飞速的发展，汽车的振动、噪声和舒适性一直是汽车工程界普遍关注的问题。传统方法是通过增加结构的厚度可在一定程度上阻碍声波的传播，结构厚度的增加势必会增加结构的重量，但如此同时能源短缺、噪声污染和环境污染等矛盾日益凸显，传统方法已不能满足现代汽车工业发展的需要。
　　从声学系统角度分析，结构噪声来源于结构的振动，而声波的传播须借助于与结构相邻的媒质，故分析结构噪声的根本在于分析结构和媒质在声波传播过程中的相互影响情况即声—固耦合的振动特性。通过研究耦合系统的声压分布情况优化结构实现结构的轻量化。
　　本课题以某微车输出原始数据为基础对后桥桥壳进行优化设计，该类型桥壳为钢板焊接桥壳。通过专业的CAD三维建模软件UG实现对后桥壳的精确建模并借鉴机械结构优化理论和有限元方法，将CAD技术、CAE技术引入到后桥桥壳与桥腔内部媒质声—固耦合系统及桥壳轻量化的研究中。首先分析所设计桥壳在四种典型工况下的应力及应变和自由状态下的固有模态。其次通过仿真分析壳内气体与桥壳本体的耦合振动，研究该声—固耦合系统在不同外界简谐激励频率下桥壳的声压分布情况作为后桥壳结构优化的依据，同时建立后桥桥壳与桥腔内部空气耦合数学模型。为最终实现桥壳的声学结构优化和桥壳轻量化提供一定的理论和仿真依据。

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第一章 绪论

1.1 研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题来源

1.4 课题的研究目标、内容和拟解决的关键问题

第二章 驱动桥介绍及受力分析

2.1 汽车驱动桥及桥壳介绍

2.2 典型工况下桥壳的受力分析

2.3 典型工况下后桥桥壳静应力有限元分析

2.4 本章小结

第三章 后桥振动噪声因素研究

3.1 影响后桥振动噪声因素分析

3.2 后桥壳的模态分析

3.4 本章小结

第四章 声-固耦合系统有限元理论模型

4.1 引言

4.2 声—固耦合基本理论

4.3 封闭腔体内腔声—固耦合有限元模型

4.4 壳腔声—固耦合系统模态分析

4.5 封闭腔体内腔声—固耦合系统声压级响应

4.6 本章小结

五 后桥桥壳与壳腔内部气体耦合系统模态及谐响应分析

5.1引言

5.2声—固耦合计算软件简介

5.3 物理模型的简化及耦合系统有限元模型的建立

5.4 桥壳与壳腔内部气体耦合系统分析

5.5 后桥桥壳声—固耦合系统谐响应分析

5.6 优化方案

5.7 本章小结

第六章 总结

6.1 本文总结

6.2 展望

参考文献

致谢