汽车无触点电喇叭驱动系统设计与结构优化

论文摘要

为使行人和来往车辆引起注意,保证行车安全,汽车上都装有电喇叭,电喇叭的耐久性直接影响到汽车的安全性和可靠性,喇叭的作用不容忽视。由于汽车上通常采用的有触点电喇叭存在触点容易烧蚀的缺点,所以对电子电喇叭的需求也就越来越多。汽车喇叭膜片碎裂是喇叭的主要失效形式之一,是行业内技术攻关的重要课题。首先设计了电喇叭驱动系统,包括音频发生器和功率放大两部分;仿真结果表明该控制系统满足电喇叭的功率要求,输出信号稳定,在理论上可以实现电喇叭的驱动。其次建立了包括喇叭膜片、动铁芯的有限元模型,获得了膜片的固有频率和相应的振型,分析结果与实验测得结果一致;在模态分析的基础上施加正弦载荷,进行谐响应分析,计算出了膜片上关键点在固有频率附近的位移-频率响应曲线和应力-频率响应曲线。确定了膜片的主振方向和受应力最大的点,为正交试验优化提供了计算依据。在正交优化试验中,以受应力最大的点为基础进行各方案的固有频率及最大应力计算,建立正交试验表,对影响膜片寿命的多个因素进行了优化分析,最后确定最优化方案。然后,对喇叭膜片进行可靠性分析,确定出膜片的最大变形量及影响最大应力的主要因素。最后还对优化前后膜片的可靠性进行了对比,得出优化后的喇叭膜片不仅最大应力减少了25.36%,提高了喇叭膜片的寿命,而且提高了膜片的可靠度,验证了优化的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本文研究目的和意义
• 1.2 汽车电喇叭的介绍
• 1.2.1 盆形电喇叭
• 1.2.2 蜗牛形电喇叭
• 1.2.3 电子电喇叭
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文研究内容
• 第2章 电喇叭驱动系统的设计
• 2.1 设计原则
• 2.2 元器件的选择
• 2.2.1 555 定时器的原理
• 2.2.2 音频脉冲发生器设计
• 2.3 电喇叭驱动系统
• 2.3.1 功能的实现
• 2.3.2 占空比可调电路
• 2.4 本章小结
• 第3章 喇叭膜片的模态分析
• 3.1 概述
• 3.1.1 弹性体振动理论基础
• 3.1.2 模态特征值提取方法
• 3.2 膜片振动频率的计算与理论分析
• 3.3 喇叭膜片破裂的分析
• 3.4 膜片的模态分析
• 3.4.1 建立膜片的有限元模型
• 3.4.2 约束并求解
• 3.5 考虑附加质量的膜片模态分析
• 3.5.1 1/4 膜片的模态分析
• 3.5.2 1/2 截面的膜片模态分析
• 3.5.3 结果分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 膜片的谐响应分析
• 4.1 概述
• 4.1.1 谐响应分析理论
• 4.1.2 ANSYS分析
• 4.2 喇叭膜片的谐响应分析
• 4.2.1 电磁力计算
• 4.2.2 加载及求解
• 4.2.3 结果与分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 膜片的可靠性分析
• 5.1 概述
• 5.1.1 可靠性分析概述
• 5.1.2 Monte-Carlo法概述
• 5.2 膜片的可靠性分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 膜片的正交试验优化
• 6.1 概述
• 6.2 正交试验的设计
• 6.2.1 确定优化指标
• 6.2.2 确定因素
• 6.2.3 确定正交试验表
• 6.2.4 确定最优方案
• 6.3 膜片正交优化后的可靠性分析
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1 ANSYS命令流
• 附录2 膜片结构尺寸图
• 致谢