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无油活塞式空压机噪声特性分析与降噪优化研究
| 论文题名： | 无油活塞式空压机噪声特性分析与降噪优化研究 |
| 关键词： | 汽车发动机;无油活塞式空气压缩机;噪声特性;降噪优化 |
| 摘要： | 近些年国内新能源汽车高速发展，以往汽车因燃油发动机带来的噪声不复存在，致使空压机工作产生的噪声得以凸显。无油空压机作为电动汽车常用的空压机类型，具备安全、环保、高效的优点；但由于重量和体积的限制及设计方面存在的缺陷，其在工作时排气管道会产生气动噪声，同时转子系统振动会带来的壳体辐射噪声。因此，如何降低无油空压机的气动噪声及振动辐射噪声，对提高空压机产品竞争力具有十分重要的意义。本文将围绕企业具体型号，综合采用实验测试、理论计算、仿真模拟相结合的手段，对该型号无油活塞式空压机进行噪声特性分析和降噪优化研究。 首先，采用半消声实验室和LMS测试软件对该型号空压机进行噪声和振动响应测试。接着基于实验测试数据进行频谱分析，分别观察噪声和振动的典型频带；然后通过MATLAB软件对噪声和振动信号作相干性分析，区分出气动噪声的典型频率。 随后，在SolidWorks中建立空压机气路模型，通过流体分析软件STAR-CCM+对气路噪声进行初步评估分析，结合模态声学分析，确定管道噪声的关键敏感结构参数。然后采用敏感度分析方法和正交实验方法对管道关键参数进行了优化。进一步的仿真表明气路宽频噪声降低了8.1dB。 再者，研究空压机的振动辐射噪声问题，首先通过对空压机主轴传动系统进行理论建模，进行主轴惯性力的动平衡计算分析，在保持主体完整性的约束下以配重盘为核心进行了平衡质量块优化；随后采用ADAMS软件对主轴系统进行了多刚体动力学分析，验证优化前后的力学改进性能，在降低主轴承动态力的基础上提取了其时域曲线，为后续研究提供载荷谱。 最后，振动辐射噪声主要以空压机机壳为载体向外辐射。因此，首先建立空压机整机机壳的三维模型，将前面提取的主轴承动态载荷施加在相应位置上，通过ANSYS Workbench研究其振动响应特性。同时，基于实际工况进行机壳模态分析。将动力学响应的表面节点振速导入多功能仿真平台Simcenter 3D完成空压机机体辐射噪声预测。结合模态分析和辐射噪声预测结果，对机壳薄弱环节进行针对性优化，增强机壳关键结构处的刚度。对优化结果做进一步分析，结果表明，优化后整机振动声辐射场面总声功率降低6.7dB。通过本文的研究，从气路噪声和机械辐射噪声两个方面对某型号空压机进行了降噪优化，相关研究手段和方法能够为同类型空压机的降噪提供参考。 |
| 作者： | 沈逸 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 孙小庆;曹友强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东华大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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