为了研究转速对多楔带三轮传动系统噪声大小的影响规律,以6PK多楔带为例,基于声阵列原理搭建了多楔带三轮传动系统噪声测试试验装置,得到了不同转速下三轮传动系统中声压的时域信号和噪声声压分布云图。随着转速的增加,多楔带三轮传动系统中的噪声大小逐渐增加。多楔带横向振动引起的低频噪声随着转速的增加逐渐增大,通过多普勒激光测振仪测量得出多楔带横向振动噪声的增加是由于多楔带横向振动幅值的增大引起的;通过噪声声压云图可以看出,多楔带与带轮之间摩擦引起的高频摩擦噪声大小随着转速的增加而增大;当多楔带三轮传动系统发生共振时,传动系统的噪声明显增加。

同步带传动噪声可以分为啮合冲击噪声、横向振动噪声、空气流动噪声和摩擦噪声,每种噪声所处的具体频段不同。为了研究汽车同步带噪声信号的频率分布特性,首先,理论分析了同步带传动各种噪声的频域分布情况;然后,针对ZA型汽车同步带进行变转速变张紧力试验;最后,基于小波分解的分析方法,得出同步带传动噪声信号的频段分布特性。结果表明,随着转速的增加,啮合冲击噪声增加,同步带传动噪声源中啮合冲击噪声能量比重增加,啮合冲击噪声主要集中在高频段,横向振动噪声主要集中在低频段。研究为汽车发动机的减振降噪提供了依据。

针对汽车多楔带传动时噪声的特性与变化规律,通过分析多楔带噪声产生的机理,建立了摩擦振动的理论模型,推导出多楔带传动系统的不稳定条件,并在设计的振动和噪声测试试验台上进行了多楔带传动振动和噪声试验研究。结果表明,带段张力的波动导致了多楔带的低频振动噪声,带与带轮间的黏滑摩擦引起了高频摩擦噪声。

以6PK型汽车多楔带为研究对象,首先,分析了多楔带传动噪声产生机理,基于振动特性分析与声学边界元分析相结合的方法,建立两轮多楔带传动噪声仿真预测模型,得到多楔带传动系统的噪声分布云图和幅频特性曲线。然后,基于声阵列测量原理搭建了多楔带传动噪声源识别装置,并进行转速对多楔带传动噪声影响规律的试验研究,得到不同转速下多楔带传动噪声的频域曲线和噪声分布云图。最后,通过仿真结果与试验结果的对比得知,在非共振区,噪声幅值随转速的增加而增大;在共振区,噪声幅值会发生明显增大,且高阶共振时的共振噪声幅值更大。试验结果比仿真分析结果高约4%。验证了理论分析和仿真方法的正确性,为汽车多楔带传动噪声预测提供了依据。

针对钻削过程中钻头状态监测问题,基于声发射采集系统和振动采集系统设计超声轴向振动钻削钻头故障监测装置,分别应用完整钻头和故障钻头进行45钢板的超声振动钻削对比试验,采集不同钻头状态的AE和振动信号,通过时域分析、频域分析和小波分解,分析故障钻头对AE和振动信号的影响。试验结果表明:通过AE和振动信号判别钻头状态,判别结果与实际一致,能够实现钻头的故障诊断。

针对钻削加工时难以直接观察刀具磨损状态的问题,基于声发射采集系统设计了超声轴向振动钻削刀具磨损状态监测装置,并在7075铝板上进行超声振动钻削试验。分析刀具磨损状态对声发射信号RMS值的影响,并通过小波分解技术对比分析刀具在不同磨损状态下的声发射信号变化规律;根据声发射信号对刀具磨损状态进行实时监测。试验结果表明:声发射信号的RMS值与刀具的磨损程度呈正相关;通过小波分解可知,随着刀具磨损的增加,信号的能量逐渐由低频段向高频段转移,可以通过监测声发射信号RMS值与能量的变化实现刀具磨损状态的有效识别。

为了确定硬态切削代替磨削加工滑动齿套拨叉槽时各参数对其表面质量的影响,采用立方氮化硼刀具对20CrMnTi棒料进行切削,利用正交试验法对加工表面粗糙度进行了直观分析和方差分析,得出切削速度、进给量、背吃刀量对拨叉槽表面粗糙度的影响规律,并给出拨叉槽加工时合理的切削用量;同时也对加工过程中刀具的磨损进行分析,为滑动齿套拨叉槽的立方氮化硼切削工艺参数的选取提供了依据。

为研究张紧器对同步带传动噪声的影响规律,在分析张紧器对同步带传动噪声影响的基础上,针对ZA型汽车同步带,基于声阵列测量原理设计了三轮一带噪声试验装置,开展相同试验条件下三轮同步带传动系统与两轮同步带传动系统噪声试验。通过噪声试验得到了噪声声压分布云图和幅频特性曲线,得出张紧器对同步带传动噪声的影响规律。结果表明:张紧器能够有效地避免同步带共振情况的发生,安装张紧器后三轮一带传动系统噪声幅值比不安装张紧器的幅值高3 dB。研究结果为发动机正时传动系统的减振降噪提供了依据。

在振动钻削加工原理的基础上建立振动钻削过程中平均摩擦力的数学模型,分析动载荷对平均摩擦力的影响规律。在超声振动钻削试验装置上对0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢进行了普通钻削和超声振动钻削试验,对比分析了孔壁表面粗糙度、钻头磨损形貌和切屑形状。结果表明:超声振动钻削能够减少平均摩擦力;通过观察加工后钻头与孔的表面形貌,超声振动钻削钻头磨损程度低,孔壁表面粗糙度值小,具有更好的断屑、排屑性能。

建立深小孔轴向振动钻削加工仿真分析模型,针对轴向力通过DEFORM-3D有限元软件进行了超声振动钻削与普通钻削仿真,对两组仿真结果进行分析比较,并在超声轴向振动钻削装置上对不锈钢板进行了深小孔振动钻削和普通钻削实验,利用压电传感器测量了振动钻削和普通钻削加工的轴向力。实验结果与仿真结果对比表明:仿真结果与实验结果偏差低于8%,超声振动钻削的平均轴向力小于普通钻削的平均轴向力,钻削过程平稳。