[发明专利]一种修枝机刀片机构噪声仿真方法

说明书

本发明公开了一种修枝机刀片机构的噪声仿真方法。本方法包括以下步骤：步骤1，修枝机刀片机构振动和噪声的测试；步骤2，建立刀片的动力学模型；步骤3，通过修枝机传动机构多体动力学仿真分析来得到修枝机噪声的来源；步骤4，刀片机构动力学模型的近似和以载荷识别得到激励力；步骤5，基于激励力，进行刀片机构的声学仿真；步骤6，为刀片机构摩擦噪声的控制，提出结构改进的方法。该方法可以预测修枝机刀片机构的摩擦噪声现象，为解决修枝机刀片机构噪声控制提供新方法。

技术领域

本发明涉及园艺机械噪声领域，尤其涉及一种修枝机刀片机构噪声仿真方法。

背景技术

目前，随着城市化推进和经济的持续增长，同时伴随着机械制造技术的不断进步，各国主要城市的绿地建设和养护作业已基本实现机械化；园林装备行业进入了快速发展的时期，园林电动修枝机作为园林装备的重要组成部分，也有持续的增长。电动修枝机在工作时有严重的噪声污染，这些噪声污染会严重影响着修枝工人和居民的身心健康。

通过查询文献和综合分析发现，尽管国内外对振动摩擦产生噪声有长时间的研究，但振动摩擦噪声的理论机理问题仍未得到解决，还没有有效的技术手段能针对此类噪声进行预测和进行控制。

现在摩擦噪声研究的方法主要是噪声机理研究、试验和仿真分析。仿真方法主要是瞬态分析和复特征值仿真，瞬态分析计算效率低，计算结果与初始条件密切相关，复特征值仿真在重载下的计算结果较好，准确的预测修枝机刀片机构的噪声用这两种方法都不大适合。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种修枝机刀片机构噪声仿真方法，以解决目前修枝机刀片噪声预测和控制方法选择的不明确。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种修枝机刀片机构噪声仿真方法，包括以下步骤：

1)进行修枝机刀片机构振动和噪声的试验：

分别采集修枝机运行时刀片机构表面振动加速度信号和声压信号，振动测试点位于刀片表面上并均匀分布，声压测试点位于刀片中心平行的侧边1m处。修枝机作为一个整体，运行时噪声有电机噪声辐射、传动激励结构噪声和刀片切割运动自激辐射噪声，在刀片机构声压测试时用消声棉覆盖修枝机电机和减速箱，减轻其对测试的影响；或者通过隔离各部件再测试噪声，把其作为背景噪声对刀片机构声压级进行校正。

2)构建刀片机构的动力学模型：

测试得到刀片结构的模态参数，通过对比仿真和测试的模态参数，修正动力学模型的材料属性，并验证模型的准确性。验证动力学模型的准确性的具体条件是：在仿真和测试模态的相关性分析中，感兴趣模态的MAC矩阵的对角线值应大于0.95。

3)传动机构的多体动力学仿真：

在传动模型上设置运动边界约束条件、部件之间连接接触关系、驱动和摩擦力等，进行多体动力学仿真分析，把修枝机电机的基频和谐频、多体动力学仿真得到的啮合频率特性和步骤1)中测试的声压频率特性进行对比分析，得出修枝机工作时主要的噪声来源。

4)刀片机构模型的近似和载荷识别：

由步骤2)中的动力学模型计算预应力模态，把刀片机构的碰撞摩擦非线性模型近似为线性模型分析，而线性模型是满足Maxwell互易性原理的，再用步骤1)中的振动信号进行载荷识别反求得到激励力信号。

5)刀片机构的声学仿真：

在此激励响应下进行声学仿真计算，获得刀片机构的声学特性，并比较仿真结果与步骤1)测试结果的频率误差是否小于10%，若是，进行步骤6)，若否，则返回4)。

6)刀片机构噪声控制的结构优化：