水电开槽机切割片振动特性分析与结构优化

【摘要】：水电开槽机的产生是传统水电安装、装潢等行业的重大突破,因开槽效率高、质量好、成本低而得到了广泛的应用。然而,开槽机切割片振动噪声大的问题也凸显了出来,长时间处在高噪声的环境下对人体会造成巨大的伤害。因此有必要对切割片的振动特性进行分析,研究其减振降噪的方法。本论文提出了水电开槽机切割片振动特性分析与结构优化课题,研究内容如下:①对水电开槽机切割片固有特性进行分析,求解了简化后切割片力学模型的前200阶固有频率和前20阶模态振型,总结了切割片模态振型特征,初步分析了减振降噪方案。②分析了边沿开口参数和内部开槽参数对切割片固有特性的影响。从改善振型分布、避免能量集中的角度来优化开口参数,提出了对减振降噪最有利的开口方式。分析内部开槽各槽参数(槽长、槽宽、槽数和槽位置)对固有频率的影响。③模拟工况下切割片的受力,对普通切割片进行瞬态动力学仿真分析,总结动态响应规律。对内部开槽切割片进行动力学仿真分析,调整槽参数研究槽参数对动态特性的影响。对响应结果加以处理,以各节点振动速度的平方和为评判切割片整体振动剧烈程度的标准。④以切割片振动特性分析为基础,提出以一段时间内切割片侧面上节点振动速度平方和最大值为目标函数,槽参数为设计变量,最大振幅、最大许用应力和槽参数之间的几何关系为状态变量建立结构优化模型。对开径向槽和周向槽切割片进行ANSYS APDL优化设计分析,得出了使切割片振动噪声最低的开槽方式。分析了优化结果,总结了槽参数对目标函数的影响规律。 【关键词】：水电开槽机切割片 固有特性 动态特性 优化设计
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG48
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 引言8-9
• 1.2 国内外切割片振动研究现状9-11
• 1.3 噪声源分析与声学相关理论概述11-14
• 1.3.1 噪声源及振动形式的分析11-12
• 1.3.2 声学基础及评估方法12-14
• 1.4 论文主要内容及结构14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 2 水电开槽机切割片固有特性分析16-24
• 2.1 切割片固有频率求解方法16-17
• 2.2 切割片的振动模态与振型17-22
• 2.3 本章小结22-24
• 3 边沿开口和内部开槽对切割片固有特性的影响分析24-46
• 3.1 边沿开口对切割片固有振动特性的影响24-35
• 3.1.1 水电开槽机切割片特征24
• 3.1.2 水电开槽机切割片模态建模24-25
• 3.1.3 模态求解结果分析25-35
• 3.2 内部开槽对切割片固有特性的影响分析35-44
• 3.2.1 开径向槽对切割片固有特性的影响36-40
• 3.2.2 开周向槽对切割片固有特性的影响40-44
• 3.3 本章小结44-46
• 4 边沿开口切割片工况下动态特性分析46-60
• 4.1 分析方法介绍46
• 4.2 水电开槽机切割片受力分析46-49
• 4.3 轴向激励动态响应分析49-59
• 4.3.1 测试点选取及载荷加载方法49-50
• 4.3.2 边沿开口动态响应结果分析50-59
• 4.4 本章小结59-60
• 5 边沿开口切割片内部槽参数的优化分析60-74
• 5.1 ANSYS参数化语言优化设计60-61
• 5.1.1 设计变量60
• 5.1.2 状态变量60
• 5.1.3 目标函数60-61
• 5.2 ANSYS结构优化方法61
• 5.3 水电开槽机切割片结构优化61-72
• 5.3.1 优化中的设计变量选取62
• 5.3.2 优化中的状态变量选取62-63
• 5.3.3 优化中目标函数的设置63-65
• 5.3.4 优化结果分析65-72
• 5.4 本章小结72-74
• 6 结论与展望74-76
• 6.1 结论74
• 6.2 展望74-76
• 致谢76-78
• 参考文献78-82
• 附录82
• A. 作者在攻读学位期间研究成果82

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