[發明專利]一種基于駕駛室隔聲量分析的駕駛室設計方法

有效

• 申請號: 201310032033.X
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN103970916B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 高云凱;馮建華;馮海星;趙森軍;鐘大偉
• 申請（專利權）人: 同濟大學;上海彭浦機器廠有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 趙繼明

技術領域

本發明涉及一種機械結構設計方法，尤其是涉及一種基于駕駛室隔聲量分析的駕駛室設計方法。

背景技術

隨著技術的進步，工業化水平不斷提高，工程機械的應用在各行各業中非常廣泛。人們對工程機械的要求越來越高，已經不僅僅局限在作業效率和可靠性等指標，對工程機械的舒適性和振動噪聲控制的要求也越來越高。在這樣的背景下，工程機械的噪聲問題受到了各重工企業的普遍重視。噪聲污染已經與水污染、大氣污染共同成為世界范圍內的三大環境問題。隨著房地產、高鐵等支柱產業的快速發展，工程機械噪聲污染逐漸成為城市環境噪聲的主要組成部分，嚴重地影響了人們的工作和生活。工程機械的駕駛室內部噪聲不僅對駕駛員自我感覺和工作能力產生消極的影響，而且會導致健康嚴重失調、疲勞、早期失聰、高血壓、神經疾病等問題。過強的噪聲也會對人的聽覺系統造成損害，工作人員如果長期處于86dB(A)的噪聲環境中，聽力就會受到損傷；而90dB(A)以上的噪聲則可導致耳聾或嚴重失聰；人耳對強噪聲的短期極限承受限度為125dB(A)左右。噪聲控制也關系到工程機械工作的平順性、耐久性和安全性。因此振動、噪聲和舒適性這三者是密切相關的，既要減小振動，降低噪聲，又要提高乘坐舒適性，保證產品的經濟性，使工程機械的噪聲控制在標準范圍之內。

早在1993年，一部分國產裝載機因噪聲過高，北京市交管局不發給使用牌照，購買單位紛紛要求退貨，使工程機械生產企業受到了一次強烈的沖擊。1984年，原機械工業部頒發了JB3774-1984《工程機械噪聲限值》；1990年國家環保局頒布了GB12523-90《建筑施工場界噪聲限值》。在以上基礎上，參照ISO/DIS6393-6396:1995，1996年頒布了國家標準GB16710.1-1996《工程機械噪聲限值》，該標準規定的限值作為現階段我國工程機械產品的最低指標，作為強制性標準發布實施。以挖掘機為例，駕駛室內部司機位置處的噪聲限制為92dB(A)。2010年我國發布了新的標準：GB 16710-2010《土方機械噪聲限值》，該標準已于2012年1月1日起正式實施。以挖掘機為例，在I階段(2012-01-01起實施)駕駛室內部司機位置處的噪聲限值為83dB(A)，在II階段(2015-01-01起實施)駕駛室內部司機位置處的噪聲限值為80dB(A)。由此可見，對駕駛員耳旁噪聲的要求越來越嚴格。

根據噪聲產生和傳播的機理，可以把噪聲控制技術分為以下三類：一是對噪聲源的控制，二是對噪聲傳播途徑的控制，三是對噪聲接受者的保護。其中對噪聲源的控制是最根本、最直接的措施，包括降低噪聲的激振力及降低發動機部位對激振力的響應等，即改造振源和聲源。但是在噪聲源難以進行控制時，就需要在噪聲的傳播途徑中采取措施，例如吸聲、隔聲、消聲、減振及隔振等措施。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種可降低駕駛室內部噪聲、提高駕駛室隔聲量和密封性能的基于駕駛室隔聲量分析的駕駛室設計方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于駕駛室隔聲量分析的駕駛室設計方法，所述的駕駛室包括駕駛室總成和密封條，所述的設計方法包括以下步驟：

1)根據駕駛室的設計圖紙建立駕駛室總成的CAD模型，并對其進行網格劃分，建立駕駛室總成有限元模型；

2)基于駕駛室總成有限元模型建立駕駛室內部聲場和駕駛室外部聲場；

3)根據當前設計圖紙中密封條的形狀建立密封條的結構有限元模型，并以設定的壓縮量對密封條進行非線性靜態壓縮，獲得受壓變形后的密封條有限元模型；

4)將駕駛室總成有限元模型、駕駛室內部聲場、駕駛室外部聲場和受壓變形后的密封條有限元模型進行耦合，建立聲固聲三域耦合模型；

5)根據步驟4)建立的聲固聲三域耦合模型計算駕駛室的隔聲量；

6)判斷當前駕駛室的隔聲量是否滿足設計要求，若是，則以當前設計圖紙作為駕駛室最終結構輸出，若否，則修改設計圖紙中密封條的形狀和壓縮量，返回步驟3)。

所述的密封條的結構有限元模型采用Mooney-Rivlin模型。

所述的步驟5)中計算駕駛室的隔聲量具體包括以下步驟：

51)將駕駛室外部聲場定義為混響聲場；

52)在駕駛室內部聲場中設置一個吸聲面，將聲波無反射的吸收；

53)根據駕駛室外表面的面積計算入射聲波的聲功率W_i：