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某型号内燃机车驾驶室声学特性优化设计
| 论文题名： | 某型号内燃机车驾驶室声学特性优化设计 |
| 关键词： | 内燃机车;优化设计;减振降噪;声场响应;拓扑优化 |
| 摘要： | 内燃机车驾驶室的噪声会严重危害驾驶安全性和工作人员身心健康。本文针对某型号内燃机车驾驶室噪声过大的问题，首先分析了驾驶室壁板及发动机安装基脚振动和驾驶室噪声信号特性，然后通过构建实车驾驶室结构模型与声学模型，分析了驾驶室各壁板对驾驶室噪声的贡献量，并基于自由阻尼和拓扑优化理论研究了驾驶室减振降噪措施，在特定频率处取得了良好的降噪效果。本文具体的研究内容如下： （1）根据某型内燃机车实际工况，采用加速度传感器获取驾驶室各壁板及发动机安装基脚处振动响应，通过试验可知驾驶室振动以发动机工作基频及其倍频为主，并在37Hz、73Hz、74Hz、110Hz处存在峰值；采用入耳式双耳传声器获取驾驶室噪声声压级，采用声强法对驾驶室噪声源进行分析，通过试验可知驾驶室噪声以200Hz以下的结构噪声为主，并在37Hz、39Hz、73Hz、110Hz处存在噪声峰值。 （2）在试验分析的基础上将出现峰值的频率作为重点研究对象，展开噪声源机理研究。构建驾驶室结构模型和声学模型，基于有限元理论计算了驾驶室声学模态与耦合模态，研究发现驾驶室声学模态、耦合模态的某些频率与声场响应峰值频率比较接近，驾驶室存在耦合共振；基于声振耦合理论计算了驾驶室声场响应，提取驾驶员耳旁声压级与试验声压级对比分析，可知驾驶员耳旁声压级在39Hz、73Hz、110Hz处存在噪声峰值与试验结果符合良好，验证了声振耦合模型的准确性；基于声学贡献量理论计算了驾驶室各壁板对噪声的贡献量，提取39Hz、73Hz、110Hz处各壁板贡献量，可知在39Hz、73Hz、110Hz处驾驶室左、右、前壁板对驾驶室噪声贡献最突出。 （3）根据声学贡献量分析结果，对驾驶室左、右、前壁板提出改造方案。基于拓扑优化与自由阻尼理论对驾驶室左、右、前壁板进行阻尼拓扑优化设计；构建敷设阻尼的声学模型计算驾驶室声场响应，结果表明，在驾驶室左、右、前壁板拓扑优化设计的基础上布置阻尼材料有效地降低了39Hz、73Hz、110Hz处噪声。 研究结果表明：针对该型号内燃机车工况，本文采用试验与理论相结合的研究方法、减振措施有效地降低了驾驶室特定频率处的噪声。 |
| 作者： | 张劲松 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 周明刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖北工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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