手推车车板结构固有频率的理论计算及试验研究

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1、手推车车板结构固有频率的理论计算及试验研究齐祺，段衍君，郑梅生，王猛（南京林业大学机械电子工程学院，江苏南京210037）摘要：当振源的激振频率与手推车车板结构的固有频率一致时，将激发车板结构共振并辐射噪声。本文运用振动力学理论及随机振动试验法，分别对手推车车板结构的固有频率进行理论计算和实测，对比、分析两者结果，从而对车板结构提出改进意见，达到抑制车身振动和降低噪声的作用。关键词：手推车；随机振动；固有频率；噪声中图分类号：O321文献标识码：AThetheorycalculationandexperimentalstudyoftherandomvibrationofthet

2、rolleyboardQIqi,DUANYan-jun,ZHENGMei-sheng,WANGMeng(CollegeofMechanicalandElectronicEngineering,NanjingForestryUniversity,Nanjing210037,China)Abstract:Whenthevibrationfrequencyofthevibrationsourceisequaltothenaturalfrequencyofthetrolleyboard,thestructureoftheboardwillbestimulated,Soitcausesr

3、esonanceandradiatesnoise.Inthispaper,weusethetheoryofvibrationandtherandomvibrationtestmethodtocalculatethenaturalfrequencyofthestructureofthetrolleyboard,contrastingtheresultsoftwomethods,Sowecanputforwardtheimprovementopiniononboardstructuretoreducethevibrationandnoise.Keywords:Trolley;Ran

4、domvibration;Naturalfrequency;Noise1、引言手推车是以人力推、拉的搬运车辆。它造价低廉、维护简单、操作方便、自重轻，能在机动车辆不便使用的地方工作。世界上手推车的应用非常广泛，一般欧洲、北美国家手推车多用于花园；非洲国家手推车主要用于矿山；中东国家则多用于建筑；国内以中国青岛胶南的手推车制造基地最为著名，大多用于图书馆、实验室、食堂等单位。目前，国内外对手推车振动及噪声的研究较少，相关设计尚没有统一的标准。因此，对手推车的减振、降噪试验研究尤为重要。如图1所示，手推车的结构主要由以下部分组成：（1）上车板，（2）扶手，（3）套筒，（4）下车板，

5、（5）脚轮。本文利用振动力学理论对手推车车板的固有频率进行理论计算，并结合随机振动试验法对车板的固有频率进行实测。比较、分析两者结果，从而对车板结构提出改进建议，达到抑制车身振动和降低噪声的作用。图1、手推车结构示意图2、力学模型为获得手推车车板的固有频率，现将其简化成单层均质薄板，其结构简化模型如图2所示。图2、手推车车板结构简化模型由振动力学可知[1-3]，单层均质薄板自由振动的微分方程为（1）式中：——板的抗弯刚度，；——弹性模量；——车板的厚度；——泊松比；——车板面密度；——振动时的挠度。当边界条件为矩形四边铰支时，刚板振动的固有频率计算公式为（2）式中：；为车板的

6、长和宽。因此，由公式（2）可知，矩形板具有无穷多个固有频率。由车板结构示意图知，，，，则；当，取不同的值时，可得到不同的固有频率，其计算结果如图表1所示。表1、四边铰支矩形钢板固有频率理论计算值（）1122.22141.53173.81269.52288.932121.213148.523167.83、手推车车板固有频率测定为了测定手推车车板的固有频率，本试验将手推车车板简化成弹簧质量系统，采用单点激振，多点测量法[4,5]，其测试系统及设备连接如图3所示。图3、手推车车板测试系统测量仪器设备为：INV3062T型4通道24位云智慧采集分析仪、DASP-V10测试分析软件、IN

7、V9822ICP型加速度传感器、MSC-1小型试验冲击力锤、导线、试验台架、手推车车板。试验方法：在固有频率试验过程中，通过固定某响应测点并在不同点进行锤击激励，同时测量、记录激励力加速度响应信号；激励点的布置尽量选在有限元模型相应的节点上，同时为避免局部模态的影响，激励点尽量布置在刚度较大的部位上。因此，在车板表面上的平整部位共布置了60个激励点，逐点依次进行锤击，每个激励点锤击3次。测试结果：手推车车板上60个激励点在力锤逐点依次进行3次锤击后，通过加速度传感器将振动信号输入到信号采集器