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课程培训
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电子制造产品振动噪声控制专题培训
电子制造产品振动噪声控制专题培训大纲培训目标 1. 掌握振动噪声基础理论：理解噪声分类、产生机理、传播路径及声源识别方法。 2. 场景化问题解决能力：针对管道、压缩机、无刷电机等典型场景，掌握传统降噪方法与仿真优化技术。 3. 仿真工具应用能力：通过ANSYS软件实现振动噪声预测、分析与优化。 培训内容与模块 模块1：振动噪声基础理论 1.噪声分类与发生原理 l 按来源分类：机械噪声（结构振动辐射）、空气动力噪声（流体湍流/冲击）、电磁噪声（变压器/电机）。 l 按频谱特征分类：窄带噪声（齿轮啮合）、宽带噪声（湍流）、随机噪声（环境干扰）。 2.噪声传播路径与声源识别 l 传播路径：结构传播（振动通过机架辐射）、空气传播（直接声波辐射）。 l 声源识别方法： 1) 近场扫描（加速度传感器/声强探头定位） 2) 频谱分析（主频/谐波成分分析） 3) 模态分析（共振频率与结构振动关联） l 常见的几类电子及家电产品的噪声及振动特点分析：空调、干手机、电吹风、洗衣机、剃须刀、加湿器等 模块2：典型场景振动噪声问题解析与解决方案 场景1：空调管路振动噪声控制 1.理论部分 l 噪声来源：流体湍流（雷诺数>4000）、阀门/弯头处流固耦合振动、管道共振（固有频率与激励频率重合）。 l 关键参数：流速、管径、支撑刚度、阻尼系数。 2.传统解决方法 l 结构优化：增加管道壁厚、设置弹性支撑（橡胶减振器）、优化弯头曲率半径（降低冲击损失）。 l 流体优化：降低流速、安装消声器（扩张室/共振腔型）、避免流道突变。 3.仿真技术方法及解决方案 l CFD+CAE联合仿真： 1) ANSYS Fluent模拟流体湍流特性，提取脉动压力载荷。 2) ANSYS Mechanical计算管道结构振动响应，分析模态叠加效应。 l 优化案例：通过管路优化设计，降低振动噪声4dB。 场景2：压缩机振动噪声控制 1.理论部分 l 噪声来源： 1) 机械噪声：活塞往复运动冲击、轴承滚珠缺陷、电机电磁力波动。 2) 空气动力噪声：阀片开闭冲击、气缸内气体脉动。 l 关键参数：转速、压缩比、阀片质量、壳体刚度。 2.传统解决方法 l 机械降噪： 1) 优化阀片材料（钛合金替代不锈钢，降低冲击噪声）。 2) 增加壳体加强筋，提升刚度（一阶固有频率提高20Hz）。 l 空气动力降噪：安装消声排气阀、优化进排气管道长度（避免压力波反射）。 3.仿真技术手段及解决方案 l Ansys Workbench集成仿真方案： 1) Fluent：计算流体激励过程； 2) Mechanical：结构模态及谐响应分析，仿真评估分析压缩机壳体振动。 l 优化案例：通过优化某型号压缩机，实现某冰箱压缩机噪声降低4dB(A)。 场景3：无刷电机振动噪声控制 1.理论部分 l 噪声来源： 1) 电磁噪声：定子齿槽效应、磁致伸缩、PWM调制谐波。 2) 机械噪声：轴承滚动体损伤、转子动不平衡。 l 关键参数：极槽配合、气隙长度、PWM载波频率、轴承预紧力。 2.传统解决方法 l 电磁优化：采用斜极/斜槽设计（削弱齿槽转矩脉动）、优化PWM调制策略（随机载波频率）。 l 机械优化：选用低噪声轴承（陶瓷球轴承）、增加转子阻尼环（降低高频振动）。 3.仿真技术方法及解决方案 l 电磁-结构-声耦合仿真： ANSYS Maxwell计算电磁力分布，导入Mechanical进行结构振动响应分析。 l 优化案例：通过优化极槽配合（12槽8极→12槽10极），某无人机电机电磁噪声降低5dB(A)。 模块3：振动噪声仿真技术实操 1.仿真软件操作 l ANSYS Workbench： 1) 管道-流体-结构耦合建模（Fluent+Mechanical）。 2) 电机电磁-振动-噪声联合仿真（Maxwell+Mechanical+LMS）。 2.仿真流程与技巧 l 边界条件设置（如流体入口湍流强度、电机负载转矩）。 l 网格划分策略（结构化网格用于薄壁件，非结构化网格用于复杂流道）。 l 后处理技巧（频谱分析、声压级云图、贡献量分析）。 模块4：振动噪声测试与验证 1.测试方法与设备 l 振动测试：三向加速度传感器（PCB 356A15）、激光测振仪（Polytec PSV-500）。 l 噪声测试：人工头麦克风（Brüel & Kjær 4100D）、半消声室（背景噪声<15dB(A)）。 2.测试-仿真联合验证 l 对比测试数据与仿真结果（如频谱主频误差<5%）。 l 通过参数化扫描（如改变管道支撑刚度）验证仿真模型准确性。
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