摩托车变速箱端盖低噪声设计的仿真分析研究

作     者：王鑫 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郝志勇

授予年度：2006年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：摩托车 变速箱端盖 表面辐射噪声 声学仿真 有限元法 边界元法 

摘      要：噪声已经被公认为一种重要的环境污染。随着摩托车噪声排放的标准日趋严格，对于噪声控制的研究已经迫在眉睫。噪声很大一部分是通过表面振动辐射出来的，尤其是壁面较薄零件，如油底壳、气门室罩、变速箱端盖等等，因此表面辐射噪声控制对车辆噪声控制具有很重要的意义。数值仿真的方法，由于能将大部分设计及改进工作在计算机内建立的虚拟模型上进行，节约了大量的人力物力，并且开发周期短，因此得到广泛的应用。本文应用声学仿真的方法对125-C型摩托车变速箱端盖进行结构优化设计，达到降低表面辐射噪声的目的。 通过声强法的实验测量，确定了变速箱端盖是摩托车主要噪声源之一，并确定辐射噪声的频率范围主要是在1200Hz～1440Hz之间。建立变速箱端盖的实体模型和有限元模型，进行了有限元模态分析，得到结构固有频率和振型等特性参数;并进行试验模态分析，将结果与计算结果进行比较，两者结果吻合得较好，证明所建的模型是可靠的。 在发动机转速7200r／min下进行表面振动实验，获得的紧固螺栓的振动速度值作为频率响应分析的载荷。建立变速箱端盖的边界元模型，通过声学仿真的方法计算了端盖的辐射声场特性，包括声场声压、声功率等，确定了1260Hz是噪声辐射最大的频率点。通过仿真计算声强图可以看出，辐射噪声源主要集中在端盖小头连接处，频率以及位置均显示辐射噪声与结构的第四阶自由模态振型密切相关。 根据表面辐射噪声控制的基本解决方法，本文采用增加壁面加强筋、增加壁面厚度和两者结合三种优化方案。通过声学仿真的方法，得到优化方案的辐射声场特性。将结果与原来的结果进行比较，每种方案都有一定的效果，三者之间的比较中可以看出，增加壁面厚度的方法最优，两者结合的方法反而是最不理想的，这说明声学优化方案的效果都与实际的结构状况有密切的关系，两种有效方案的结合其结果未必是积极的。根据辐射声功率最低的原则确定增加壁面厚度方案是三者中最理想的一个，改进后的变速箱端盖辐射总声功率级比以前降低了3.52dB，达到了预期的降噪目标。