基于壁板贡献度的液压马达自由层阻尼优化减振降噪方法

1.本发明涉及液压马达技术领域，尤其是基于壁板贡献度的液压马达自由层阻尼优化减振降噪方法。

背景技术：

2.液压马达具有高功率重量比、大扭矩、耐高压驱动等特点，是广泛应用于各种恶劣工况下作业的工程机械，作为液压系统关键的执行元件，也是液压系统主要的振动与噪声贡献来源之一，其工作状态直接影响负载运行的稳定性和可靠性。因此，对于液压柱塞马达，提升性能，降低噪声是液压研究领域的一个重点。
3.液压马达的振动噪声是影响其性能和工作寿命，以及工作人员工作状态的重要参数，在液压马达的工作阶段，要尽可能对其进行降噪处理。然而，目前国内外对于液压马达的减振降噪研究局限于：
4.(1)对于液压马达内部流道、阻尼槽进行结构优化，对于加工完成的液压马达无法进行优化；
5.(2)对于液压马达外壳进行材料的拓扑优化，更改马达壳体的结构，对于加工完成的液压马达无法进行优化；
6.(3)对于液压马达外壳进行阻尼层的全敷设，可以减振降噪，但浪费阻尼材料且过大增加马达的质量，对于马达性能有所减弱的同时，不符合绿发展的要求。

技术实现要素：

7.本发明提出基于壁板贡献度的液压马达自由层阻尼优化减振降噪方法，能准确实现液压马达的声、流、固耦合模型，准确获得流体激振源与机械振动激振源，快速实现液压马达的壁板贡献度分析，实现自由阻尼层优化下的减振降噪，保护液压马达工作环境下工人的听觉健康，延长液压马达的使用寿命。
8.本发明采用以下技术方案。
9.基于壁板贡献度的液压马达自由层阻尼优化减振降噪方法，用于液压轴向柱塞马达，包括如下步骤：
10.步骤s1、通过建立液压轴向柱塞马达的声、流、固耦合模型，获取马达的配流盘、轴承座、柱塞、主轴的高频激振源数据以及耦合马达内部受到的压力冲击、流量脉动的激振源数据；
11.步骤s2、耦合模型以高频碰撞激振源数据与流体冲击激振源数据为输入，分析传递路径，获取振动信息传递至马达外壳体并引发液压马达壳体表面振动响应特性数据；
12.步骤s3、耦合模型以液压轴向柱塞马达壳体表面振动响应特性数据为输入，通过瞬态直接边界元法，获取液压马达壁板对噪声的贡献度分析；
13.步骤s4、基于贡献度分析得到马达不同部位壁板对噪声的贡献度，确定用于减振降噪的自由阻尼层的敷设位置，达到减振降噪的目的。
14.所述步骤s1包括以下步骤：
15.步骤s11、借助瞬态流场分析软件，依据液压马达的运动特点，建立瞬态流场模型，拟合液压马达中运动部件在瞬态流场分析中的动力学函数；
16.步骤s12、依托动力学函数，获取液压马达由于柱塞旋转运动引发的流体冲击激振源数据和液压马达中运动部件惯性力数据；
17.步骤s13、将运动部件惯性力数据导入液压马达的刚体动力学模型，获取碰撞激振源数据。
18.所述步骤s11具体实现如下：
19.步骤s111、基于pumplinx流场仿真分析平台和二叉树方法的笛卡尔数值网格划分技术划分瞬态流场网格；
20.步骤s112、通过瞬态流场仿真，将瞬态流体域加入运动部件的动力学方程之中，从而拟合液压马达中运动部件在瞬态流场分析中的动力学函数，实现流固耦合并得到流固耦合模型。
21.所述步骤s12具体方法为：依托运动部件在瞬态流场分析中的动力学函数，借助s112得到的流固耦合模型，获取液压马达由于配流冲击所得到的激振源数据，并导出步骤s11中运动部件的惯性力数据。
22.所述步骤s1还包括以下步骤；
23.步骤s14：创建接触模型；
24.步骤s15：实现流固激振源的耦合，获取振动激振源力学特性数据；
25.所述步骤s13在创建液压马达的刚体动力学模型时，设置材料属性，添加约束关系；
26.所述步骤s12的瞬态流场仿真中流体信息包含于下列方程之中：
27.连续性方程：
28.动量方程：动量方程：
29.式中σ和ω(t)表示控制体的表面积和体积，表示控制体表面的垂直向量，ρ表示流体的密度，p表示流体的压力，和表示速度矢量和表面运动速度，对于牛顿流体，剪应力张量表示为：
[0030][0031]
式中ui表示矢量速度的分量，δ
ij
表示克罗内克函数；
[0032]
步骤s15激振源力学特性的公式表述包括：
[0033]
[0034][0035]
式中v
p
和a
p
表示柱塞的速度和加速度，r为主轴球窝分布圆半径，ψ表示主轴盘转角，γ为马达缸体摆角，表示锥形柱塞的初始倾角，表示柱塞的倾角，l表示柱塞长度。
[0036]
所述步骤s2具体实现如下：
[0037]
步骤s21、基于ansys workbench有限元仿真平台，对液压马达进行模态分析；
[0038]
步骤s22、基于有限元仿真平台分析各激振源的传递路径；
[0039]
步骤s23、基于ansys workbench有限元仿真平台中ansys harmonic response分析模块，在液压马达配流盘、进油口、出油口导入流体冲击激振源响应数据，在轴承座、柱塞腔导入高频碰撞激振源数据，实现流、固激振源的耦合，得到流、固激振源耦合作用下的液压马达壳体表面振动响应特性数据。
[0040]
所述步骤s21具体实现如下：
[0041]
步骤s211、在solidworks中简化马达的三维模型，忽略不必要的倒角、螺栓孔，通过solidworks与ansys workbench的接口导入，定义不同结构的材料的密度、泊松比以及弹性模量；
[0042]
步骤s212、划分结构网格，添加边界约束条件；
[0043]
步骤s213、利用ansys workbench中modal模块与geometry模块连接，进行模态振型分析，获取马达外壳模态数据，模态分析包括四阶模态振型并使用四阶马达固有频率以确定马达在工况下不会发生共振；
[0044]
所述步骤s213的模态振型分析，根据如下动力学方程方法：根据弹性力学的有限元分析法，得到运动微分方程在一个n自由度的线性系统上的表述公式：
[0045]
式中，[m]、[c]、[k]分别是系统的质量矩阵、阻尼矩阵以及刚度矩阵；式中，[m]、[c]、[k]分别是系统的质量矩阵、阻尼矩阵以及刚度矩阵；和{x}代表着系统的振动加速度分量、速度分量以及位移分量；{f(t)}代表系统激振力的矢量；
[0046]
步骤s214、扫频激励分析中，将外负载矢量假定为简谐的正弦循环下的振动分析，从而求解表面的稳态振动信息，具体为：
[0047]
在f(t)＝f0sin(ωt)的条件下，求解出x。
[0048]
所述步骤s22具体实现如下：
[0049]
步骤s221、有限元仿真平台中，在液压马达的柱塞底部产生作用力，柱塞带动主轴旋转，引起主轴振动，振动传递至轴承外圈，并传递至液压马达壳体，最后传递至后端盖；
[0050]
步骤s222、在柱塞底部产生作用力，由柱塞传递至缸体，由缸体传递至配流盘区域，最终作用于后端盖；
[0051]
步骤s223、液压马达内旋转体的不偏心旋转产生不能相互抵消的振动，并由主轴传递至马达的壳体和后端盖；
[0052]
步骤s224、马达的进油口的流量脉动引起的振动作用于后端盖，并传递至马达壳体。
[0053]
所述步骤s3具体实现如下：
[0054]
步骤s31、基于lms virtual.lab有限元/边界元分析平台，在acoustic harmonic bem直接边界元分析模块，导入液压马达振动响应数据和液压马达壳体三角形表面网格，在声学直接边界元的面网格划分中，最大网格单元不大于求解器求解频率中最短波长的1/6；
[0055]
步骤s32、利用mesh group-setting模块划分液压马达壳体的壁板，以特征角50deg为划分依据，赋予声学边界元网格于划分得到的壁板；
[0056]
步骤s33、利用data transfer case模块将液压马达振动响应特性传递至液压马达壳体表面结构网格，借助传递得到的液压马达壳体振动响应特性数据求解获得液压马达的壁板贡献度分析的数据；
[0057]
所述步骤s31中，最大网格尺寸小于5mm。
[0058]
步骤s4中敷设自由阻尼层于壁板贡献度分析中正贡献较大的壁板之上。
[0059]
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0060]
(1)本发明方法适合于液压马达的工作特点，实现了将液压马达流、固物理场进行耦合，成功获取了主轴等运动部件高速旋转时瞬态流场中的马达内壁面受到的流体冲击激振源；
[0061]
(2)本发明方法成功获取了主轴等运动部件旋转时，主轴不偏心旋转、轴承座、配流盘振动引发的机械激振源；
[0062]
(3)本发明方法成功实现了耦合流体冲击流体激振源与旋转结构机械振动激振源引发的马达壁板贡献度的分析仿真；
[0063]
(4)本发明方法成功实现了在马达壁板贡献度仿真分析指导下，自由层阻尼的敷设位置并实现减振降噪。
附图说明
[0064]
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
[0065]
附图1为基于壁板贡献度的液压马达自由层阻尼优化的减振降噪方法流程示意图；
[0066]
附图2为获取马达旋转激振源和流体冲击激振源数据的仿真流程示意图；
[0067]
附图3为马达流固耦合场仿真分析结果示意图；
[0068]
附图4为马达1阶模态振型示意图；
[0069]
附图5为马达2阶模态振型示意图；
[0070]
附图6为马达3阶模态振型示意图；
[0071]
附图7为马达4阶模态振型示意图；
[0072]
附图8为马达表面声学边界元网格示意图；
[0073]
附图9为马达声学边界元网格上声、流、固耦合下的振动速度云示意图；
[0074]
附图10为马达壁板贡献度分析彩条示意图；
[0075]
附图11为马达壁板贡献度分析结果示意图；
[0076]
附图12为基于壁板贡献度的液压马达自由层阻尼优化前后声辐射仿真对比示意图。
具体实施方式
[0077]
如图所示，基于壁板贡献度的液压马达自由层阻尼优化减振降噪方法，用于液压轴向柱塞马达，包括如下步骤：
[0078]
步骤s1、通过建立液压轴向柱塞马达的声、流、固耦合模型，获取马达的配流盘、轴承座、柱塞、主轴的高频激振源数据以及耦合马达内部受到的压力冲击、流量脉动的激振源数据；
[0079]
步骤s2、耦合模型以高频碰撞激振源数据与流体冲击激振源数据为输入，分析传递路径，获取振动信息传递至马达外壳体并引发液压马达壳体表面振动响应特性数据；
[0080]
步骤s3、耦合模型以液压轴向柱塞马达壳体表面振动响应特性数据为输入，通过瞬态直接边界元法，获取液压马达壁板对噪声的贡献度分析；
[0081]
步骤s4、基于贡献度分析得到马达不同部位壁板对噪声的贡献度，确定用于减振降噪的自由阻尼层的敷设位置，达到减振降噪的目的。
[0082]
所述步骤s1包括以下步骤：
[0083]
步骤s11、借助瞬态流场分析软件，依据液压马达的运动特点，建立瞬态流场模型，拟合液压马达中运动部件在瞬态流场分析中的动力学函数；
[0084]
步骤s12、依托动力学函数，获取液压马达由于柱塞旋转运动引发的流体冲击激振源数据和液压马达中运动部件惯性力数据；
[0085]
步骤s13、将运动部件惯性力数据导入液压马达的刚体动力学模型，获取碰撞激振源数据。
[0086]
所述步骤s11具体实现如下：
[0087]
步骤s111、基于pumplinx流场仿真分析平台和二叉树方法的笛卡尔数值网格划分技术划分瞬态流场网格；
[0088]
步骤s112、通过瞬态流场仿真，将瞬态流体域加入运动部件的动力学方程之中，从而拟合液压马达中运动部件在瞬态流场分析中的动力学函数，实现流固耦合并得到流固耦合模型。
[0089]
所述步骤s12具体方法为：依托运动部件在瞬态流场分析中的动力学函数，借助s112得到的流固耦合模型，获取液压马达由于配流冲击所得到的激振源数据，并导出步骤s11中运动部件的惯性力数据。
[0090]
所述步骤s1还包括以下步骤；
[0091]
步骤s14：创建接触模型；
[0092]
步骤s15：实现流固激振源的耦合，获取振动激振源力学特性数据；
[0093]
所述步骤s13在创建液压马达的刚体动力学模型时，设置材料属性，添加约束关系；
[0094]
所述步骤s12的瞬态流场仿真中流体信息包含于下列方程之中：
[0095]
连续性方程：
[0096]
动量方程：动量方程：
[0097]
式中σ和ω(t)表示控制体的表面积和体积，表示控制体表面的垂直向量，ρ表示流体的密度，p表示流体的压力，和表示速度矢量和表面运动速度，对于牛顿流体，剪应力张量表示为：
[0098][0099]
式中ui表示矢量速度的分量，δ
ij
表示克罗内克函数；
[0100]
步骤s15激振源力学特性的公式表述包括：
[0101][0102][0103]
式中v
p
和a
p
表示柱塞的速度和加速度，r为主轴球窝分布圆半径，ψ表示主轴盘转角，γ为马达缸体摆角，表示锥形柱塞的初始倾角，表示柱塞的倾角，l表示柱塞长度。
[0104]
所述步骤s2具体实现如下：
[0105]
步骤s21、基于ansys workbench有限元仿真平台，对液压马达进行模态分析；
[0106]
步骤s22、基于有限元仿真平台分析各激振源的传递路径；
[0107]
步骤s23、基于ansys workbench有限元仿真平台中ansys harmonic response分析模块，在液压马达配流盘、进油口、出油口导入流体冲击激振源响应数据，在轴承座、柱塞腔导入高频碰撞激振源数据，实现流、固激振源的耦合，得到流、固激振源耦合作用下的液压马达壳体表面振动响应特性数据。
[0108]
所述步骤s21具体实现如下：
[0109]
步骤s211、在solidworks中简化马达的三维模型，忽略不必要的倒角、螺栓孔，通过solidworks与ansys workbench的接口导入，定义不同结构的材料的密度、泊松比以及弹性模量；
[0110]
步骤s212、划分结构网格，添加边界约束条件；
[0111]
步骤s213、利用ansys workbench中modal模块与geometry模块连接，进行模态振型分析，获取马达外壳模态数据，模态分析包括四阶模态振型并使用四阶马达固有频率以确定马达在工况下不会发生共振；
[0112]
所述步骤s213的模态振型分析，根据如下动力学方程方法：根据弹性力学的有限元分析法，得到运动微分方程在一个n自由度的线性系统上的表述公式：
[0113]
式中，[m]、[c]、[k]分别是系统的质量矩阵、阻尼矩阵以及刚度矩阵；是系统的质量矩阵、阻尼矩阵以及刚度矩阵；和{x}代表着系统的振动加速度分量、速度分量以及位移分量；{f(t)}代表系统激振力的矢量；
[0114]
步骤s214、扫频激励分析中，将外负载矢量假定为简谐的正弦循环下的振动分析，从而求解表面的稳态振动信息，具体为：
[0115]
在f(t)＝f0sin(ωt)的条件下，求解出x。
[0116]
所述步骤s22具体实现如下：
[0117]
步骤s221、有限元仿真平台中，在液压马达的柱塞底部产生作用力，柱塞带动主轴旋转，引起主轴振动，振动传递至轴承外圈，并传递至液压马达壳体，最后传递至后端盖；
[0118]
步骤s222、在柱塞底部产生作用力，由柱塞传递至缸体，由缸体传递至配流盘区域，最终作用于后端盖；
[0119]
步骤s223、液压马达内旋转体的不偏心旋转产生不能相互抵消的振动，并由主轴传递至马达的壳体和后端盖；
[0120]
步骤s224、马达的进油口的流量脉动引起的振动作用于后端盖，并传递至马达壳体。
[0121]
所述步骤s3具体实现如下：
[0122]
步骤s31、基于lms virtual.lab有限元/边界元分析平台，在acoustic harmonic bem直接边界元分析模块，导入液压马达振动响应数据和液压马达壳体三角形表面网格，在声学直接边界元的面网格划分中，最大网格单元不大于求解器求解频率中最短波长的1/6；
[0123]
步骤s32、利用mesh group-setting模块划分液压马达壳体的壁板，以特征角50deg为划分依据，赋予声学边界元网格于划分得到的壁板；
[0124]
步骤s33、利用data transfer case模块将液压马达振动响应特性传递至液压马达壳体表面结构网格，借助传递得到的液压马达壳体振动响应特性数据求解获得液压马达的壁板贡献度分析的数据；
[0125]
所述步骤s31中，最大网格尺寸小于5mm。
[0126]
步骤s4中敷设自由阻尼层于壁板贡献度分析中正贡献较大的壁板之上。
[0127]
实施例：
[0128]
如图1所示，本实施例中基于壁板贡献度的液压马达自由层阻尼优化的减振降噪方法，包括以下步骤：
[0129]
步骤s1：首先建立瞬态流场仿真模型，获取液压马达内避免受到的流体冲击激振源。建立刚体动力学仿真模型，将瞬态流场中得到的主轴、柱塞等旋转部件的惯性力数据，获取振动激振源，仿真步骤如图2所示，具体过程为：
[0130]
使用solidworks建立液压马达的三维几何模型，通过solidworks与ansys workbench的接口，将模型导入仿真平台，基于design modelers模组的fill模块对三维模型进行预处理，导出流场模型；
[0131]
基于pumplinx流场仿真平台，对流场进行分区，细化压缩、拉伸区域；
[0132]
基于二叉树方法的数值笛卡尔网格对局部区域进行网格细化，创建交互面，确保流场连通；
[0133]
设置运动构件的质量、刚度、阻尼、动静摩擦系数等运动学数据，基于流量连续性方程、动量方程和动力学方程拟合流场运动特性函数；
[0134]
将运动特性特性函数与马达相关联，完成运动部件的运动特性函数加载；
[0135]
流量脉动根据实际工况设置流体介质属性，创建边界条件，求解器选择适合瞬态分析的收敛性较好的算法，设置仿真步数、时间，进行仿真求解；
[0136]
获取借助pumplinx仿真平台实现流固耦合作用下的液压马达内壁面受到的耦合
压力冲击与流体冲击的流体激振源力学特性数据，如图3所示；
[0137]
导出瞬态流场仿真获取的液压马达主轴、柱塞等运动部件惯性力数据；
[0138]
接着将液压马达三维几何模型导入adams仿真平台，设置单位，根据实际情况创建零部件材料特性；
[0139]
修改栅格位置、尺寸，创建各部件的连接关系，对运动部件创建驱动；
[0140]
在可发生接触的部件间创建接触关系,计算碰撞接触力，设置刚度、阻尼和库仑摩擦相关系数等参数；
[0141]
通过adams自带的样条函数模块，导入瞬态流场仿真获取的液压马达运动部件惯性力数据；
[0142]
设置动力学求解器模型，设置允许误差值，设置仿真步长与瞬态流场仿真步长一致；
[0143]
借助adams仿真平台，实现流固物理场耦合，获取多激励源耦合作用的机械激振源力学特性数据。
[0144]
步骤s2建立液压马达瞬态振动响应模型，导入振动激振源响应数据和在液压马达壳体内壁面导入流体冲击激振源响应数据，实现流固激振源耦合，获取马达壳体振动响应数据，具体包括以下步骤：
[0145]
借助solidworks对三维几何模型进行简化，去除不必要的倒角、螺栓孔等局部特征，将简化后的模型导入有限元仿真软件，根据实际情况设置材料属性，单位属性；
[0146]
划分网格，对激振源加载区域进行合理的局部网格细化，根据网格质量评定方式，确保网格质量满足仿真要求；
[0147]
根据实际安装使用情况添加约束边界条件，对马达模型进行模态分析，马达1-4阶振型结果如图4-图7所示；
[0148]
参考步骤s1的仿真步长、步数，设置瞬态振动响应仿真的步长、步数等参数；
[0149]
在液压马达内壁面加载流体激振源力学特性数据以及对应区域加载机械激振源力学特性数据，获取壳体扫频激励振动响应数据；
[0150]
声辐射仿真需要液压马达壳体表面网格数据，因此依据液压马达三维实体模型创建壳体表面，并抑制液压马达除表面特征之外的多余实体，仅保留壳体表面；
[0151]
对液压马达壳体表面生成网格，网格类型选用三角形网格，如图8所示；
[0152]
对生成的三角形网格数据进行处理，借助finite elemrnt model模块生成nas格式文件。
[0153]
步骤s3：建立液压马达瞬态边界元模型，传递液压马达振动响应数据至声场边界元网格，获取液压马达模拟声场数据，具体包括以下步骤：
[0154]
建立瞬态边界元模型，导入液压马达扫频激励振动响应数据和壳体表面三角形边界元网格数据；
[0155]
定义噪声辐射域为空气域，并将空气域赋予于声学边界元网格属性；
[0156]
将马达壳体扫频激励振动响应数据转移至声学边界元网格；
[0157]
检测结构网格与声学网格节点冲突，以结构网格为依据，修复声学网格，优化节点之间冲突；
[0158]
以50deg特征角为划分依据，划分液压马达组，并赋予壁板特征属性，得到声学边
界元网格上声、流、固耦合工况下的振动速度云图如图9所示；
[0159]
创建马达壳体外国际标准iso 3746：2010声压测量位置响应点；
[0160]
设置仿真平滑系数、仿真步长、仿真持续时间等参数得到壁板贡献度，如图10所示；
[0161]
在acoustic contribution solution模块对彩条图结果进行二维数据显示，得到液压马达的壁板贡献度分析结果，如图11所示。
[0162]
步骤s4：基于液压马达的壁板贡献度分析得到的壁板贡献度，确定自由阻尼层的敷设位置，达到减振降噪的目的，具体包括以下步骤：
[0163]
基于步骤s3得到的液压马达壁板贡献度分析结果，在简化后的马达模型正贡献度较大的壁板敷设基层厚度三倍的自由阻尼层；
[0164]
由于无论敷设阻尼层与否的液压马达工况相同，导入步骤s1得到的多激励源耦合作用的机械激振源力学特性数据；
[0165]
在敷设阻尼层后的液压马达内壁面加载流体激振源力学特性数据以及对应区域加载机械激振源力学特性数据，获取阻尼优化后壳体扫频激励振动响应数据；
[0166]
建立瞬态边界元模型，导入阻尼优化前后的液压马达扫频激励振动响应数据和壳体表面三角形边界元网格数据；
[0167]
定义噪声辐射域为空气域，并将空气域赋予于声学边界元网格属性；
[0168]
将阻尼优化前后的马达壳体扫频激励振动响应数据转移至声学边界元网格；
[0169]
检测结构网格与声学网格节点冲突，以结构网格为依据，修复声学网格，优化节点之间冲突；
[0170]
创建马达壳体外国际标准iso power field声压包络面；
[0171]
设置仿真平滑系数、仿真步长、仿真持续时间等参数得到基于壁板贡献度分析的阻尼优化前后液压马达声压辐射对比，如图12所示。
[0172]
在本发明实施例中，首先通过建立液压马达瞬态流场模型和刚体动力学模型，实现流固耦合的仿真，该方法可以全面准确的模拟出液压马达在真实工况下的激振源，接着通过建立扫频激励振动响应模型，能够耦合机械和流体的激振源，染后通过声学直接边界元法，能快速仿真得到液压马达的壁板贡献度分析结果，最后基于壁板贡献度分析的结果，在液压马达正贡献度较大的壁板敷设自由阻尼层，再次通过直接边界元法，仿真验证减振降噪的有效性。
[0173]
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种动作或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

技术特征：

1.基于壁板贡献度的液压马达自由层阻尼优化减振降噪方法，用于液压轴向柱塞马达，其特征在于：包括如下步骤：步骤s1、通过建立液压轴向柱塞马达的声、流、固耦合模型，获取马达的配流盘、轴承座、柱塞、主轴的高频激振源数据以及耦合马达内部受到的压力冲击、流量脉动的激振源数据；步骤s2、耦合模型以高频碰撞激振源数据与流体冲击激振源数据为输入，分析传递路径，获取振动信息传递至马达外壳体并引发液压马达壳体表面振动响应特性数据；步骤s3、耦合模型以液压轴向柱塞马达壳体表面振动响应特性数据为输入，通过瞬态直接边界元法，获取液压马达壁板对噪声的贡献度分析；步骤s4、基于贡献度分析得到马达不同部位壁板对噪声的贡献度，确定用于减振降噪的自由阻尼层的敷设位置，达到减振降噪的目的。2.根据权利要求1所述的基于壁板贡献度的液压马达自由层阻尼优化减振降噪方法，其特征在于：所述步骤s1包括以下步骤：步骤s11、借助瞬态流场分析软件，依据液压马达的运动特点，建立瞬态流场模型，拟合液压马达中运动部件在瞬态流场分析中的动力学函数；步骤s12、依托动力学函数，获取液压马达由于柱塞旋转运动引发的流体冲击激振源数据和液压马达中运动部件惯性力数据；步骤s13、将运动部件惯性力数据导入液压马达的刚体动力学模型，获取碰撞激振源数据。3.根据权利要求2所述的基于壁板贡献度的液压马达自由层阻尼优化减振降噪方法，其特征在于：所述步骤s11具体实现如下：步骤s111、基于pumplinx流场仿真分析平台和二叉树方法的笛卡尔数值网格划分技术划分瞬态流场网格；步骤s112、通过瞬态流场仿真，将瞬态流体域加入运动部件的动力学方程之中，从而拟合液压马达中运动部件在瞬态流场分析中的动力学函数，实现流固耦合并得到流固耦合模型。4.根据权利要求3所述的基于壁板贡献度的液压马达自由层阻尼优化减振降噪方法，其特征在于：所述步骤s12具体方法为：依托运动部件在瞬态流场分析中的动力学函数，借助s112得到的流固耦合模型，获取液压马达由于配流冲击所得到的激振源数据，并导出步骤s11中运动部件的惯性力数据。5.根据权利要求3所述的基于壁板贡献度的液压马达自由层阻尼优化减振降噪方法，其特征在于：所述步骤s1还包括以下步骤；步骤s14：创建接触模型；步骤s15：实现流固激振源的耦合，获取振动激振源力学特性数据；所述步骤s13在创建液压马达的刚体动力学模型时，设置材料属性，添加约束关系；所述步骤s12的瞬态流场仿真中流体信息包含于下列方程之中：连续性方程：
动量方程：动量方程：式中σ和ω(t)表示控制体的表面积和体积，表示控制体表面的垂直向量，ρ表示流体的密度，p表示流体的压力，和表示速度矢量和表面运动速度，对于牛顿流体，剪应力张量表示为：式中u
i
表示矢量速度的分量，δ
ij
表示克罗内克函数；步骤s15激振源力学特性的公式表述包括：步骤s15激振源力学特性的公式表述包括：式中v
p
和a
p
表示柱塞的速度和加速度，r为主轴球窝分布圆半径，ψ表示主轴盘转角，γ为马达缸体摆角，表示锥形柱塞的初始倾角，表示柱塞的倾角，l表示柱塞长度。6.根据权利要求1所述的基于壁板贡献度的液压马达自由层阻尼优化减振降噪方法，其特征在于：所述步骤s2具体实现如下：步骤s21、基于ansys workbench有限元仿真平台，对液压马达进行模态分析；步骤s22、基于有限元仿真平台分析各激振源的传递路径；步骤s23、基于ansys workbench有限元仿真平台中ansys harmonic response分析模块，在液压马达配流盘、进油口、出油口导入流体冲击激振源响应数据，在轴承座、柱塞腔导入高频碰撞激振源数据，实现流、固激振源的耦合，得到流、固激振源耦合作用下的液压马达壳体表面振动响应特性数据。7.根据权利要求6所述的基于壁板贡献度的液压马达自由层阻尼优化减振降噪方法，其特征在于：所述步骤s21具体实现如下：步骤s211、在solidworks中简化马达的三维模型，忽略不必要的倒角、螺栓孔，通过solidworks与ansys workbench的接口导入，定义不同结构的材料的密度、泊松比以及弹性模量；步骤s212、划分结构网格，添加边界约束条件；步骤s213、利用ansys workbench中modal模块与geometry模块连接，进行模态振型分析，获取马达外壳模态数据，模态分析包括四阶模态振型并使用四阶马达固有频率以确定马达在工况下不会发生共振；所述步骤s213的模态振型分析，根据如下动力学方程方法：根据弹性力学的有限元分析法，得到运动微分方程在一个n自由度的线性系统上的表述公式：式中，[m]、[c]、[k]分别是系统的质量矩阵、阻尼矩阵以及刚度矩阵；式中，[m]、[c]、[k]分别是系统的质量矩阵、阻尼矩阵以及刚度矩阵；和{x}代
表着系统的振动加速度分量、速度分量以及位移分量；{f(t)}代表系统激振力的矢量；步骤s214、扫频激励分析中，将外负载矢量假定为简谐的正弦循环下的振动分析，从而求解表面的稳态振动信息，具体为：在f(t)＝f0sin(ωt)的条件下，求解出x。8.根据权利要求6所述的基于壁板贡献度的液压马达自由层阻尼优化减振降噪方法，其特征在于：所述步骤s22具体实现如下：步骤s221、有限元仿真平台中，在液压马达的柱塞底部产生作用力，柱塞带动主轴旋转，引起主轴振动，振动传递至轴承外圈，并传递至液压马达壳体，最后传递至后端盖；步骤s222、在柱塞底部产生作用力，由柱塞传递至缸体，由缸体传递至配流盘区域，最终作用于后端盖；步骤s223、液压马达内旋转体的不偏心旋转产生不能相互抵消的振动，并由主轴传递至马达的壳体和后端盖；步骤s224、马达的进油口的流量脉动引起的振动作用于后端盖，并传递至马达壳体。9.根据权利要求1所述的基于壁板贡献度的液压马达自由层阻尼优化减振降噪方法，其特征在于：所述步骤s3具体实现如下：步骤s31、基于lms virtual.lab有限元/边界元分析平台，在acoustic harmonic bem直接边界元分析模块，导入液压马达振动响应数据和液压马达壳体三角形表面网格，在声学直接边界元的面网格划分中，最大网格单元不大于求解器求解频率中最短波长的1/6；步骤s32、利用mesh group-setting模块划分液压马达壳体的壁板，以特征角50deg为划分依据，赋予声学边界元网格于划分得到的壁板；步骤s33、利用data transfer case模块将液压马达振动响应特性传递至液压马达壳体表面结构网格，借助传递得到的液压马达壳体振动响应特性数据求解获得液压马达的壁板贡献度分析的数据；所述步骤s31中，最大网格尺寸小于5mm。10.根据权利要求1所述的基于壁板贡献度的液压马达自由层阻尼优化减振降噪方法，其特征在于：步骤s4中敷设自由阻尼层于壁板贡献度分析中正贡献较大的壁板之上。

技术总结

本发明提出基于壁板贡献度的液压马达自由层阻尼优化减振降噪方法，包括如下步骤：步骤S1、通过建立声、流、固耦合模型，获取配流盘、轴承座、柱塞、主轴的高频激振源数据以及耦合马达内部受到的压力冲击、流量脉动的激振源数据；步骤S2、以高频碰撞激振源数据与流体冲击激振源数据为输入，获取振动信息传递至马达外壳体并引发壳体表面振动响应特性数据；步骤S3、以壳体表面振动响应特性数据为输入，获取壁板对噪声的贡献度分析；步骤S4、基于贡献度分析得到马达不同部位壁板对噪声的贡献度，确定自由阻尼层的敷设位置；本发明能快速实现液压马达的不同壁板对于噪声辐射的贡献分析，获取阻尼层最优敷设位置，实现自由阻尼层优化下的减振降噪。的减振降噪。的减振降噪。