空气冷却器脉动流诱导管束振动的研究

为探究脉动流对空气冷却器内部管束振动的影响，以空冷器轴侧截面为研究对象，建立二维流场数学模型，借助FLUENT软件模拟流场在一个周期内速度和压力的变化趋势，通过用户自定义函数(UDF)改变入口速度方程中激励频率的大小，分析其对管束升、阻力系数的影响，进一步探究管束沿X和Y方向的幅值变化及其运动轨迹。结果表明：不同激励频率下脉动流对换热管升力、阻力系数的频率及幅值均有一定影响；激励频率为80 Hz时，换热管沿X和Y方向的振幅均明显高于其他激励频率工况。因此，在实际生产中，应避免结构频率与脉动流频率范围相接近。     

电动汽车动力电池箱模态分析及结构优化

为解决某型电动汽车电池箱在行驶中发生共振的问题,课题组对该动力电池箱进行有限元建模与模态分析,求解出动力电池箱的模态频率和振型;求解结果与模态试验结果对比分析,验证了有限元模态仿真是准确的。为避免车轮不平衡激励而产生的共振,课题组提出了3种电池箱结构优化方案。仿真分析表明,更改底板材料和增加纵梁结构的方案既实现了结构轻量化,又避免了因路面不平度对动力电池箱产生的共振。该研究为动力电池箱结构的设计与结构优化提供了参考。     

配流盘结构参数对柱塞泵流量脉动影响及优化

柱塞泵的流量脉动是噪声流体传播的原因。为设计良好的配流盘以减少流量脉动和斜盘上的倾覆力，笔者建立了柱塞泵工作过程的数学模型。以流量脉动为目标，压力脉动作为结果进行分析；采用Amesim液压仿真软件分析柱塞腔内的增压、减压速率与流量波动的关系；在此基础上分析减压槽和配流盘上分度角等结构设计参数的影响，通过遗传算法优化得到一组参数帕累托解集，以此设计配流盘。排油流量和吸油流量变化仿真结果表明：采用该优化方法设计的配流盘，能有效降低柱塞泵流量脉动。该研究为正向设计配流盘结构、降低流量脉动提供了一种有效方法。     

车用永磁同步电机定子模态分析

针对电动汽车运行过程中产生的振动噪声问题,以某车用永磁同步电机为研究对象,运用Ansys Maxwell软件分析电机气隙磁密,得到电机运行的气隙磁场和径向电磁力,再对永磁同步电机的定子进行模态分析,得到定子系统的固有频率,同时采用锤击法结合LMS软件进行模态试验,将有限元仿真和模态试验数据进行对比,验证有限元模态分析的准确性。结果表明,该永磁同步电机的定子结构模态频率和径向电磁力波频率有较大的差异,不会由于电机径向电磁力而产生共振,这项工作为解决电机振动噪声问题和优化汽车NVH性能提供了参考。     

基于EMD和Wigner分布的轴承故障诊断研究

将经验模态分解和Wigner—Ville分布应用于轴承故障诊断的研究。首先将故障信号分解成一系列固有模态函数，再对分解后的固有模态函数进行Wigner—Ville分布分析，可有效抑制频率干扰现象，使时频分布图更加清晰，仿真信号和轴承故障实验信号的研究结果表明：基于经验模态分解和Wigner—Ville分布的分析方法，能有效地诊断轴承的故障。     

冰箱压缩机噪声分析及降噪措施的研究

采用频谱分析技术,研究了QD55A冰箱压缩机主要噪声来源,提出了以减小压缩机气流脉动性噪声为主的降噪措施。经批量生产测试验证,噪声下降4 dB。     

特定车速下长头重卡驾驶室异常振动分析

针对某长头重卡以90 km/h的速度在良好路面行驶过程中出现的驾驶室侧围异常振动现象展开研究。在故障分析和道路试验的基础上,基于PolyLSCF参数识别法对驾驶室白车身进行模态测试,建立驾驶室白车身有限元模型。通过试验与分析相结合的方法,分析外界激励对驾驶室振动的影响,掌握长头车驾驶室的振动特性,找到驾驶室异常振动的原因。研究结果表明:该长头重卡驾驶室侧围刚度较弱,局部模态复杂,模态特性与平头车驾驶室有所不同,特定速度下车轮激励的倍频与驾驶室1阶扭转频率相近。针对驾驶室异常振动问题,提出了结构优化方案,并通过仿真验证了优化措施的有效性。     

电液比拟的液压油缸管路系统动态特性分析

外负载冲击对液压油缸管路系统造成较大的压力振荡脉动,管路密封、连接等受到不利影响。将液压油缸管路系统动力学方程中的参数转换成液容、液感、液阻3项,以"基尔霍夫电压/电流定律"为基础,与电路类比后建立起液压油缸管路系统的电路化模拟等效回路,通过仿真分析,得到各参数的动态响应及相互关联关系。结果表明:液容和液感均会产生较大幅值的压力振荡脉动,但两者的综合作用呈现较小幅值的压力振荡脉动,证明了液容与液感间发生了较大的能量互换,压力振荡脉动主要由液容和液感产生。为控制压力振荡脉动,需使油缸管路参数响应的频率与外负载的共振频率相同,并推导出外负载阻尼比ζ=1时,可使整个液压油缸管路系统具备调节时间和上升时间较适宜的控制性能,压力振荡脉动的频率接近零。研究结果可为液压油缸管路系统压力振荡脉动的控制及管路设计提供理论依据。     

某轿车转向系统怠速振动分析与优化

针对某车型轿车怠速开空调工况时方向盘的抖动严重影响驾驶舒适性的问题,利用振动测试与模态分析方法研究方向盘怠速抖动的原因,发现方向盘整车约束状态模态频率与冷却风扇激励频率相近,从而引起方向盘共振。在无法更改激励力频率的情况下,利用灵敏度分析的方法分析转向系统各部件厚度对模态频率的灵敏度,针对灵敏度大的零部件进行优化。通过方向盘振动试验验证了方案的可行性。     

基于PV图的氦工质有阀线性压缩机实际循环

为了探究氦工质有阀线性压缩机实际循环的吸气量，课题组对液氦温区JT制冷用线性压缩机PV图开展研究。采用理论与实验相结合的方法，分析了余隙容积、进排气阀处压力脉动对线性压缩机吸气量的影响；基于实验室现有18 mm氦工质有阀线性压缩机，搭建有阀线性压缩机性能测试平台，通过进排气阀前的压力传感器获得压缩腔内动态压力变化，结合课题组LVDT活塞位移测试技术，得到实际工作状态下压缩腔内的PV图。与理论分析进行对比，结果表明理论循环与实际循环吸气量差异显著。该研究为氦工质有阀线性压缩机性能的提升提供设计思路。     

汽车车内中高频噪声模拟仿真分析

建立了某国产乘用车的SEA模型,对乘用车驾驶室中高频噪声进行了仿真。将理论计算和试验测量相结合得到了模型的模态密度、内损耗因子和耦合损耗因子等参数。进行了发动机空挡5 000 r/min试验,测得发动机舱声辐射激励和动力总成悬置振动激励;完成了驾驶室头部声腔噪声仿真计算和试验验证,检验了SEA模型的可靠性。利用此模型,针对底盘噪声输入进行了车内中高频噪声仿真分析,得到了驾驶室头部声腔的噪声响应特性曲线。     

小型往复式无油空压机的动平衡与振动分析

为改善小型往复式无油空压机因体积小、压力大，易产生的振动危害，提高安全性能，课题组对小型往复式无油空压机进行了动平衡研究。基于机构运动原理和热力学理论，分析了计算平衡惯性力和力矩所需要的转动惯量，并根据所需转动惯量和空压机空间限制，设计了一种合适的配质量块；随后，建立空压机动平衡有限元模型，对其进行运动学和动力学仿真，将平衡前后空压机总惯性力及曲轴振动力进行对比；最后，开展振动噪音试验，并与仿真结果进行了对照。结果表明：平衡后，空压机总惯性力和曲轴振动力明显减小，基频处的振动力也相应减小，试验测得的振动噪音降低了17.88%，验证了该配质量块优化设计方法的合理性。采用此方法，空压机振动得到有效改善，并为空压机平衡分析提供参考。     

模态轮胎材料线性化建模及影响因素研究

试验数据表明,轮胎的结构模态与声腔模态耦合对车内噪声量级有显著影响,获得准确的3D轮胎有限元模型是整车路噪仿真研究的关键。在此情况下,为降低轮胎建模成本,提高轮胎建模效率,采用线性材料搭建轮胎3D有限元模型,结合试验测试与参数优化技术,对模型进行调校,并在轮胎有限元模型的基础上研究了轮胎模型的边界条件对轮胎模态的影响。结果表明:在50～220 Hz范围内,有限元分析结果与试验测试结果基本一致,且能反映轮胎结构模态与轮胎声腔模态的相互作用。     

大客车后视镜振动性能预测与结构优化

客车后视镜是驾驶员判断车周路况的重要依据,为提高客车行驶安全性,需采用有限元分析方法计算求解后视镜的动态特性。采用Hypermesh软件对后视镜做约束模态分析,得到系统的各阶固有频率及振型。利用LMS测试软件,通过锤击法测试计算系统的各阶固有频率及振型以验证仿真模型的有效性。仿真与试验结果表明:后视镜在侧向与垂向的抖动较大,且1阶固有频率偏低,在该频率的激励下易产生共振,影响安全性,需将其控制在规定阈值内。因此对传统后视镜进行结构优化并进行模态分析,仿真结果表明,改进后的结构提高了系统的一阶固有频率,很好地降低了共振的危险性,提升了整车的NVH性能。这为今后设计开发后视镜提供了预测,也为提高客车整车NVH提供了依据。     

基于刚柔耦合模型的混凝土泵车臂架系统动力学仿真

以某五节臂混凝土泵车臂架系统为研究对象,结合有限元理论和多体动力学理论,采用模态综合法,建立混凝土泵车臂架系统的刚柔耦合模型,以实测转台位移时间历程为激励,通过动力学仿真软件ADAMS对水平工况下臂架系统的泵送过程进行了动力学仿真,通过现场试验数据,验证了该方法的合理性。为泵车臂架系统结构动力学分析和结构改进提供了一种有效方法。     

基于OptiStruct的塑料手轮模态分析与结构再设计

针对某缝纫机存在塑料手轮噪声普遍高于铝质手轮的问题，课题组通过对塑料手轮进行有限元建模与模态分析，求解塑料手轮结构的各阶固有频率及与其对应的模态振型，分析其结构动态响应特性；利用OptiStruct求解器，基于提升固有频率的拓扑优化法，对该塑料手轮进行结构优化，结合手轮的实际工况与相关风扇叶片设计理论，实现对该塑料手轮的结构再设计；对改进后手轮进行相关噪声测试，噪声数值明显降低。研究表明模态分析与结构拓扑优化可以有效改善塑料手轮的结构动态响应特性，降低其工作噪声。     

参数频域识别的最优采样频率研究

由给定的施力函数性质，导出了优化识别结构系统模态参数最优采样频率的判据，给出了相应的定理和公式。实际算例表明，频域内最优采样频率与激励的性质有关，而与系统的输出无关。     

新型粉末包装机往复式横封机构设计

传统的往复式横封机构有凸轮式和气缸式。针对凸轮式横封机构凸轮轮廓不合理容易引起震动和噪声,气缸式横封机构速度改变时存在较大冲击以及气缸密封性等问题,课题组提出了一种新型粉末包装机往复式横封机构。课题组采用解析法与三维软件相结合的方法对该机构进行研究,建立了粉末包装机往复式横封机构的数学模型,对横封机构的执行末端横封头进行了受力分析和运动学分析。通过SolidWorks软件进行三维建模,并运用SolidWorks Motion对横封机构的横封头进行了运动学模拟仿真。结果表明该横封机构具有平稳、噪声小等优点,可方便地进行调速,适应多种包装袋长的横封要求。     

采用耦合消声器设计与进气歧管优化对车内声品质的改进

以某国产SUV为试验车,完成了以进气噪声调节车内声品质的研究。首先,对试验车驾驶员双耳位置的声音进行传递路径分解,找出发动机进气噪声对车内噪声的主要贡献频率,对此进行频率调节,完成了耦合消声器的设计。其次,对发动机进气噪声进行阶次调节,完成了进气歧管的结构优化。最后,搭建试验车发动机进气系统仿真模型,在验证仿真模型的基础上,采集优化进气系统后的进气噪声,并与其他振动噪声信号拟合出车内噪声信号,对车内噪声进行客观声品质参量评价。分析结果表明:基于传递路径分解对发动机进气噪声进行频率调节与阶次调节能改善车内声品质、增强车内听觉舒适性。     

空调管路系统动态特性研究

针对样机设计、打样阶段的空调管路出现振动、应变超标需反复整改问题，课题组通过对管路进行有限元模态仿真计算出其振型与固有频率；再进行模态测试，将仿真结果与测试值做对比，二者误差较小；通过对管路进行应力及振动测试分析，发现应力、振动的峰值点所对应的频率出现在管路固有频率附近，为共振引起。研究结果表明：在设计阶段通过有限元分析可计算出管路的模态与振型;为管路优化设计提供依据,同时节省了打样与实验成本。