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本文结合国家科技重大专项“高档数控机床与基础制造设备”(项目编号:2009ZX04011—053),以常州亚兴数控有限公司与东南大学联合研制的型号HL100和HL125数控动力刀架为研究对象,在噪声源识别、振动和噪声实验的基础上,经过仿真计算分析,最终提出有效的减振、降噪措施。论文选题具有较强的工程背景和应用价值。主要完成了以下工作:
⑴利用模态分析,计算出了HL100动力刀架的固有频率及振型;采用动力学分析方法求解谐响应分析所需的激励力;通过谐响应分析获取声学边界元法计算所需的边界条件。
⑵建立边界元模型,进行声学仿真计算,得到表面的声压、声强分布。通过定义场点,得到场点声压、声强分布,并提取了几个关键场点的声压、声强曲线;采用声学贡献分析揭示对场点声压级峰值起主要作用的部位。声学仿真的分析结果直接用于指导降噪措施的制定。
⑶采用声强测试法计算求得HL100动力刀架的辐射声功率;采用声强测量技术进行噪声源识别、定位,得出其声场分布规律;同时采用信号分析技术对HL100动力刀架的振动和噪声进行频谱分析与相关性分析,从声学角度分析HL100动力刀架辐射噪声的特点。结合测试分析结果,找到HL100动力刀架的主要噪声部件。
⑷根据噪声测试和仿真结果,提出减振、降噪措施。这主要包括以下方面:齿轮修缘、低噪声轴承、选择合适的阻尼材料、增加刚度等。其中一些可行的方案应用于新机型HL125动力刀架的研制,然后对HL125动力刀架进行一系列的动力学特性分析并进行声学仿真。