【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(dòng)烈度與噪聲等級(jí)越來越高,嚴(yán)重影響液壓元件的壽命和可靠性,同時(shí)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(dá)因其高功率重量比,耐高壓、高速驅(qū)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于工程機(jī)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(dāng)前對(duì)斜軸式軸向柱塞馬達(dá)的振動(dòng)噪聲研究較少。因此,本文以某型號(hào)斜軸式軸向柱塞馬達(dá)為研究對(duì)象,開展振動(dòng)傳遞與噪聲輻射研究并指導(dǎo)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(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理,并對(duì)柱塞馬達(dá)的柱塞進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析,獲得柱塞馬達(dá)內(nèi)部的激振源及其激振頻率;從激振源出發(fā),進(jìn)一步分析柱塞馬達(dá)內(nèi)部振動(dòng)傳遞路徑,歸納出振動(dòng)傳遞的最終受體;以馬達(dá)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(dá)內(nèi)部機(jī)械振動(dòng)傳遞路徑物理模型與數(shù)學(xué)模型,利用MATLAB編程得到柱塞馬達(dá)殼體和后端蓋的振動(dòng)特性。其次,以斜軸式軸向柱塞馬達(dá)外殼為研究對(duì)象,建立外殼有限元模型,基于動(dòng)力學(xué)有限元分析方法對(duì)其進(jìn)行計(jì)算模態(tài)分析,得到其固有頻率和模態(tài)振型;針對(duì)外殼振動(dòng)劇烈區(qū)域進(jìn)行諧響應(yīng)分析,研究各激振頻率下,柱塞馬達(dá)外殼的振動(dòng)特性及其變化規(guī)律;基于模態(tài)分析與振動(dòng)諧響應(yīng)分析的結(jié)果,建立斜軸式柱塞馬達(dá)外殼邊界元模型,對(duì)其進(jìn)行噪聲輻射仿真分析,獲得馬達(dá)外殼的聲輻射特性。然后,基于振動(dòng)噪聲仿真分析的結(jié)果,對(duì)斜軸式柱塞馬達(dá)的外殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化;結(jié)合模態(tài)分析與拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)果,對(duì)外殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行減振降噪優(yōu)化,對(duì)比改進(jìn)前后結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性,進(jìn)而確定最終優(yōu)化方案;對(duì)比優(yōu)化前后的外殼結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性、強(qiáng)度與噪聲輻射情況,驗(yàn)證優(yōu)化結(jié)構(gòu)的有效性。最后,為進(jìn)一步研究斜軸式柱塞馬達(dá)的振動(dòng)與噪聲特性,在半消聲室內(nèi)對(duì)斜軸式柱塞馬達(dá)進(jìn)行振動(dòng)與噪聲實(shí)驗(yàn)測(cè)試;將不同轉(zhuǎn)速、不同壓力工況下柱塞馬達(dá)的加速度頻譜和聲壓級(jí)頻譜與理論計(jì)算得到的激振頻率進(jìn)行對(duì)比,辨識(shí)出馬達(dá)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(duì)斜軸式柱塞馬達(dá)的減振降噪研究,提出了諧響應(yīng)與聲學(xué)邊界元相結(jié)合的分析方法,以獲得馬達(dá)外殼的振動(dòng)與聲輻射特性,有助于在設(shè)計(jì)階段明確結(jié)構(gòu)的聲輻射情況,較大地提高設(shè)計(jì)效率;將拓?fù)鋬?yōu)化方法應(yīng)用于斜軸式軸向柱塞馬達(dá)的減振降噪研究以指導(dǎo)結(jié)構(gòu)優(yōu)化,提高了柱塞馬達(dá)的功率密度,為馬達(dá)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與減振降噪提供一種新思路。
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH137.51
【圖文】：

及了許多零部件的運(yùn)動(dòng)，明確各運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系有助于分析柱塞馬達(dá)內(nèi)部的激振源和逡逑振動(dòng)傳遞路徑。逡逑斜軸式柱塞馬達(dá)的錐形柱塞在缸體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)可簡(jiǎn)化為如圖２－２所示。圖中與ＣＤ表逡逑示錐柱塞運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)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(yùn)動(dòng)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(shí)ｆＯ；逡逑（ｐ0邐錐形柱塞的傾角，此時(shí)Ａ端轉(zhuǎn)過的角度為逡逑Ｌ——錐形柱塞的長(zhǎng)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(qiáng)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(hào)：2727280