电动工具振动与噪声研究

论文摘要

电动工具广泛应用在民用和工业领域,其噪声问题在当今绿色环境的社会需求下显得尤为突出。长期的处于高噪声环境中,会产生语言听力损伤,还可导致睡眠不良、心血管功能障碍、神经性症状和免疫功能下降等症状。随着百姓对噪声污染的日益关注及国家颁布日益严格的噪声法规,研究低振动低噪声的电动工具势在必行。噪声是由振动产生的,电动工具在运转过程中,产生的噪声有齿轮撞击噪声,风扇产生的噪声和电磁噪声。电动工具中由于齿轮齿侧间隙的存在,在啮合过程中引起周期性的加速分离和加速啮合,导致齿与齿之间的撞击,引起齿轮振动并产生噪声。齿轮振动常常会诱发其相连接部件的振动,从而产生结构噪声。随着齿轮载荷和转速的提高,由此产生的齿轮噪声比其他声源的噪声更突出,所以齿轮激振是引起噪声的主要原因。本文采用有限元、边界元相结合的方法,分析电动工具中齿轮在冲击载荷作用下产生的动态特性,进行电动工具的动态响应分析和噪声声辐射分析,并与试验结果进行对比,为电动工具低噪声设计提供依据。本文的主要研究工作如下:(1)在建立电动工具实体模型的基础上进行有限元模型的建模。(2)对电动工具进行了模态分析,得到电动工具的固有频率和振型,为动态响应分析打下了基础。(3)根据电动工具的振动分析程序求得齿轮啮合激励,对电动工具进行动态响应分析,并将分析得到的节点位移数据作为电动工具噪声预测的边界条件。(4)建立电动工具边界元模型,将提取的动态响应的节点位移数据作为边界条件对电动工具外场进行边界元计算,得到其外声场的声学特性。(5)对电动工具进行声压和表面加速度测试。(6)通过对仿真结果与试验结果的对比,验证了仿真结果,为电动工具噪声预测提供了一种有效的方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究状况
• 1.3 主要研究内容
• 第二章 电动工具有限元模型的建立与模态分析
• 2.1 概述
• 2.2 有限元法
• 2.3 模态分析理论
• 2.3.1 模态分析基本原理
• 2.3.2 模态分析方法
• 2.4 电动工具有限元模型的建立及模态分析
• 2.4.1 电动工具实体模型的建立
• 2.4.2 电动工具有限元模态分析计算结果
• 2.5 本章小结
• 第三章 电动工具的动态响应分析
• 3.1 概述
• 3.2 瞬态分析理论
• 3.2.1 瞬态分析基本原理
• 3.2.2 瞬态分析方法
• 3.3 电动工具有限元模型接触分析
• 3.3.1 接触分析概述
• 3.3.2 电动工具接触分析
• 3.4 电动工具有限元模型瞬态响应分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 振动声辐射的边界元法
• 4.1 概述
• 4.2 声波及声波波动方程
• 4.2.1 声波
• 4.2.2 媒质基本假设及媒质的三个基本方程
• 4.2.3 一维声波波动方程
• 4.2.4 三维声波波动方程
• 4.3 声场描述
• 4.3.1 声压
• 4.3.2 声阻抗
• 4.3.3 声能量与声能量密度
• 4.3.4 声功率与声强
• 4.3.5 声压级与声强级
• 4.4 振动声辐射边界元法
• 4.4.1 边界元概述
• 4.4.2 振动声辐射计算
• 4.5 SYSNOISE 简介及声辐射计算
• 4.5.1 SYSNOISE 简介
• 4.5.2 SYSNOISE 的算法
• 4.5.3 SYSNOISE 建模分析过程
• 4.6 本章小结
• 第五章 电动工具辐射噪声分析
• 5.1 概述
• 5.2 电动工具边界元计算
• 5.2.1 电动工具声学边界元模型的建立
• 5.2.2 电动工具场点声压计算
• 5.3 本章小结
• 第六章 电动工具振动与噪声测试
• 6.1 概述
• 6.2 电动工具表面振动加速度与噪声测试仪器
• 6.3 电动工具表面振动加速度测试
• 6.3.1 测试方法及测试结果
• 6.3.2 测试结果与数值仿真结果对比
• 6.4 电动工具噪声测试
• 6.4.1 测试方法及测试结果
• 6.4.2 测试结果与数值仿真结果对比
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文
• 附录
• 致谢