基于面板声功率贡献量分析的齿轮箱噪声控制方法研究

   ０　引　言

    随着社会的发展，齿轮传动系统在机械设备中的性能越来越受到人们的重视．从齿轮系统本身的工作可靠性与环境噪声指标的方面而言，对齿轮传动系统的振动噪声有越来越高的要求．因此，对箱体优化设计，降低齿轮箱的辐射噪声对于齿轮传动系统的振动噪声控制显得越发重要．国内外许多学者对齿轮传动系统的振动噪声控制进行了研究，其主要集中在生产制造以及改进设计当中［１～３］．由于齿轮传动系统的振动噪声９０％是由其箱体传递出去的，降低箱体的噪声辐射对齿轮箱的整体噪声控制有很好的效果．

    声学贡献量分析是结构优化设计的基础和前提．为了更好地研究各部位声学贡献量，首先要以齿轮箱为目标进行动态特性分析，并在此基础上分析齿轮箱各个部位的声学贡献量，确定各个部位的噪声贡献特性，然后根据分析结果对齿轮箱结构改进来降低齿轮箱噪声．

    国内外学者对面板声学贡献量已经有很多研究，并将研究结果广泛应用于汽车驾驶室内噪声研究及控制领域［４～１０］．目前面板声学贡献量的研究主要集中在面板声场中某些特定点的贡献量，但这只能保证实施降噪措施只针对这些特定点进行，而所选的特定点并不能完全代表整个声场的噪声特性．在实施降噪过程中，特定点的噪声大小或许能降到所要求的指标，但是声场其他位置的噪声未必能够达到理想的降噪效果，相反有时候噪声反而会增大．为了克服上述方法中的缺点，本文提出基于声功率的面板声学贡献量分析方法，将声功率作为声学贡献量研究评价的依据，使声学贡献量更广泛地应用于减振降噪领域里．

    １　理论基础

    １．１　声辐射分析的边界元法

    边界元法、边界元－有限元耦合法被用来解决中、低频的声学问题．在空气声学中，空气对结构的影响可以忽略不计，因此可以采用非耦合的边界元法．用边界元法解决声学问题时，可以采用直接边界元和间接边界元等方法．直接边界元法仅适用于封闭模型，而间接边界元法可用于封闭和不封闭模型．

    直接边界元法的控制方程用式（１）表示，它用来求解指定频率的声学问题．

Ａ（ω）ｐ＝Ｂ（ω）ｖｎ（１）

    式中：Ａ、Ｂ表示相互独立的非对称影响矩阵；边界元表面的法向声压用ｐ表示；ｖｎ是边界元表面节点的法向速度．

    通过表面的法向速度可以得到声场中某点的速度、声压和声强．声场中每一点的声压可以用边界的法向速度和压力通过下式求得：