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117609字博士毕业论文工程机械驾驶室噪声信号的盲源分离及特征分析

论文类型:博士毕业论文
论文字数:117609字
论点:噪声,司机,室内
论文概述:

本文是工程博士论文,采用整合改进的MEEMD和ICA方法,结合源数估计、相干分析、时频分析相结合的技术,对型号推土机司机室内振动噪声进行了分步分阶段治理,有效降低了司机室内耳旁噪声

论文正文:

第一章引言

为了提高产品的节能效果,突破日益绿色的环保壁垒,达到欧美国家实施的强制性噪声标准,提高产品的整体水平,这不仅要求提高工程机械基础部件和配套部件的制造水平,降低柴油机、变速箱、液压部件等设备的噪声值,也对整体减振降噪技术提出了更高的要求。为了增强我国工程机械产品的国际竞争力,促进我国向强大的工程机械制造大国转型,研究驾驶员室内噪声问题具有重大的现实意义。长期以来,我国相关领域的大量研究主要集中在轿车和公交车上。工程机械的研究主要是基于经验类比、介绍和吸收。该研究侧重于产品质量和可靠性。工程机械驾驶员室内噪声的研究还处于起步阶段。同济大学的丁玉兰在1992年指出,机械噪声是工程机械的重要研究课题之一。设计者和制造商应使绝大多数工程机械配备安全舒适的驾驶室或手术室,以尽量减少振动和噪音。但当时,控制机械噪声的研究工作在中国还没有广泛开展。江风益等人通过建立驾驶室结构的有限元模型、声学有限元模型和声-固亲和有限元模型,对驾驶室进行了结构模态分析、声学模态分析和声-固亲和模态分析,并结合试验数据识别出具有显著噪声频率和声学贡献的驾驶室面板。在驾驶室噪声信号的研究中,易小刚等人根据认证标准对某工程机械驾驶室内部噪声进行了测试。利用传统的傅里叶变换和小波分析对测试信号进行比较分析,确定驾驶室内的主要噪声源,为驾驶室降噪提供支持。
……

第二章驾驶室振动噪声的来源及特征分析

2.1推土机[驾驶室噪声的形成机理/br/]上述驾驶室和传动系噪声属于空传入驾驶室的空气声,主要通过声波的传播和泄漏将噪声传入驾驶室。对于液压推土机,从图2-1所示的结构可以看出,驾驶室与发动机舱、油栗结构和其他结构紧密相连。驾驶室的隔音性能和相应的密封程度直接影响驾驶室内的空气和声音传输空。许多上述噪声源通过不同的传播模式和作用机制在推土机驾驶室中形成复杂的声场环境。

2.2驾驶室内的振动和噪声及特性
驾驶室内有许多部件,振动激励的主要来源是柴油发动机。柴油机的动力通过多种方式传递给每个执行部件,并且沿着彼此接触的部件产生的振动被向外传递。柴油机外部周期性工作的方式使得燃烧激励、工作介质运动和机械激励呈现出它们自己的周期性,从而导致周期性噪声辐射。柴油机的转速和功率负荷随着工况的变化而波动,导致入射噪声信号和传入驾驶室的振动激励波动。由于不同的振动传递路径,每个部件受到柴油机不同的振动激励。不同频率的振动信号通过连接件的接触和传递相互叠加,使得推土机系统各部分的实际振动亲和力叠加在一起,导致驾驶室内的振动噪声变得复杂。空气体和固体传播噪声能量的比率随车型结构和噪声频率而变化。混响是指驾驶室面板反射一次或多次后噪声源产生的噪声。驾驶员室内噪声主要是直接声固体声和空空气声与室内混响声叠加的结果。由于推土机柴油发动机输出功率高、工作环境相对恶劣等因素,整个结构的振动激励相对较大。驾驶室内的噪声通常以固体声音为主,通常表现为相对突出的低频噪声。

第三章基于机械工程机械设计的驾驶室振动噪声源分析……27
3.1改进的集合经验模式分解(MEEMD)基础……27
3.2 MEEMD方法适用性研究……29
3.2驾驶室振动和噪声信号的能量特性分析……33
第4章驾驶室振动和噪声源的估算……45
4.1未确定混合信号盲分离概述..............................45
4.2基于特征值分解的信源数估计方法.............................46
第5章驾驶室振动和噪声源的识别................67
5.1噪声源独立成分的分离.........67

第5章驾驶室振动和噪声源的识别

5.1噪声源独立分量的分离当源信号的和和与混合矩阵未知时,使用源信号之间统计独立性的
独立分量分析算法被广泛使用。独立分量分析算法基于一定的优化准则,对观测信号进行尺度变换,从观测信号中获取近似源信号,在分离过程中可以通过计算分离量非高斯测度来确定是否完成对每个独立分量的分离。在缺乏先验知识的情况下,盲源分离问题有两个不确定性:输出分量阶数的不确定性和输出信号幅度的不确定性。

5.2 MEEMD-ICA算法适用性分析
根据前面的综合分析,从控制空气体声和固体声两个方面进行了措施的组合。具体控制措施包括:提高驾驶室减振系统的隔振性能,降低驾驶室隔声控制中的进气空气体噪声,提高结构刚度以避免关键频率点共振,改善与连接到驾驶室地板的部件的连接方式以隔离或降低进气振动。实验结果表明,从隔声和减振两个方面分阶段综合控制驾驶员室内噪声是有效的。通过改善减振系统的性能,有效降低了低速条件下的噪声水平,中高速条件下的隔声措施效果明显。需要综合多种措施来控制驾驶室的振动和噪声,并将减振和降噪两种策略结合起来,以达到良好的控制效果。驾驶室耳朵附近的噪音水平得到有效降低。实验结果表明,从隔声和减振两个方面分阶段综合控制驾驶员室内噪声是有效的。通过改善减振系统的性能,有效降低了低速条件下的噪声水平,中高速条件下的隔声措施效果明显。需要综合多种措施来控制驾驶室的振动和噪声,并将减振和降噪两种策略结合起来,以达到良好的控制效果。
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[总结和展望/br/]

根据推土机的结构和驾驶室的特点,对驾驶室的噪声源、噪声传播途径和产生机理进行了分析和探讨。对几台推土机驾驶室内的振动和噪声信号进行了初步分析,以确定驾驶室内振动和噪声信号的一般特征。用四种不同的小波函数对几台推土机驾驶室内的振动和噪声信号进行时频分析。MEEMD和独立分量分析方法相结合。通过增加迭代步长参数α,改进了基于负熵的不动点算法,结合分离性能指标,选择了最佳参数设置。将改进的MEEMD方法和独立分量分析方法相结合,结合信源数估计、相干分析和时频分析技术,对推土机驾驶室噪声信号进行盲分离。推土机驾驶室内的振动噪声分步骤、分阶段进行处理,有效降低驾驶室耳旁噪声水平。从隔声和减振两个方面分阶段综合治理的实验结果也验证了驾驶员室内噪声综合治理的有效性。通过对减振系统的改进,有效降低了低速噪声水平,而隔音措施对降低中高速噪声有明显效果。

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参考文献(省略)