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矿用自卸车作为大型露天矿区的主要作业工具,其行驶路况复杂多变,振动噪声问题显著,尤其是20~200Hz范围内的低频结构噪声特别突出,对长期处于如此恶劣工作环境下的驾驶员的身心损害巨大。因此,改善矿用自卸车驾驶室内部的声学环境,减小振动噪声,提高驾驶员的乘坐舒适性,将会有助于工程机械整体发展水平和工作效率的提高。本文以某重工企业自主研发的电动轮矿用自卸车作为研究对象,以Hypermesh中建立的驾驶室有限元模型为基础,针对30km/h矿用车空载行驶和满载行驶两种工况,在LMS Virtual.lab软件中求解驾驶员两耳旁的噪声频率响应值,分析声压级曲线,确定噪声峰值和对应的频率。针对峰值噪声进行驾驶室的板件声学贡献量分析,找到贡献量最大的板件,再对引起板件局部振动剧烈的驾驶室模态进行模态参与因子分析,提取影响最大的模态作为板件形貌优化的目标。针对优化结果重新设计板件的表面形状,对新的驾驶室模型进行声学响应计算,再对比优化前后的噪声峰值,验证优化的效果。主要内容具体陈述如下:(1)本文首先建立驾驶室结构有限元模型和声腔有限元模型,对驾驶室模态和声腔模态以及二者的耦合模态进行分析,掌握了驾驶室内部环境的声学特性。针对30km/h空载和满载两种行驶工况,计算了驾驶室结构动态响应,并与道路加速度试验的响应值进行对比验证了结构有限元模型的可靠性。(2)将驾驶室结构-声腔耦合模型导入LMS Virtual.lab软件中,在四个悬置点施加不同工况下的激励,设置分析频率为20~200Hz,分别计算空载和满载时驾驶员两耳旁的声学响应,分析声压级曲线的峰值,找出噪声值超过80d B的峰值和对应的频率作为分析频率。选取驾驶室声腔表面网格,按照驾驶室的结构对其进行分组并设置阻尼系数,然后进行板件声学贡献量计算,提取分析频率下的各个板件的贡献值,通过统筹比较选取影响最大的板件作为优化对象。(3)在20~200Hz范围内,找出引起选取板件振动剧烈的驾驶室模态作为分析模态,针对这些模态进行影响因子分析,再通过柱状图呈现各个选取板件的分析模态在分析频率下的影响因子,确定需要优化的模态,以其频率作为优化目标。(4)针对驾驶室需要优化的模态,以频率为目标进行单目标优化得到模态频率的目标值。利用平均频率法构建多目标函数,将模态目标值代入函数式中,以此表达式作为优化目标,对各个优化板件分别进行形貌优化。综合考虑优化后的云图和加工工艺性,设计板件表面的加强筋布置。利用改进的板件结构重新建立驾驶室有限元模型,导入软件中计算驾驶员两耳旁的声学响应,对比优化前后的声压级曲线,特别是分析频率处的噪声值,证明优化后的结构对改善驾驶室内部的声学环境有明显的效果。