罗茨鼓风机机壳是风机重要的结构件之一,为罗茨风机的稳定运行起到了非常关键的作用。其结构不仅支撑联接着罗茨风机前后墙板及进气出口设备,而且还受到内部叶轮转子旋转所带来的空气动力性扰动;因此机壳在满足强度、刚度的同时,自身还要有良好的动态特性。出于对现代罗茨风机低振低噪性的要求考虑,对罗茨风机机壳振动与噪声的研究显尤为关键。本文围绕长沙鼓风机有限责任公司生产的S31型罗茨鼓风机机壳结构进行振动特性分析及优化,主要研究工作及成果如下:(1)分析S31系列罗茨鼓风机的振动与噪声的扰动源及产生机理;分析罗茨鼓风机气流脉动情况,包括风机理论流量脉动、进气流量脉动、排气流量脉动。(2)建立S31型罗茨鼓风机整机的三维模型;分析其结构特点,建立S31型罗茨风机机壳的有限元模型;探讨机壳有限元模型的网格划分方式合理性,对其网格质量精度进行数值模拟试验。(3)对机壳进行有限元自由模态分析;运用模态测试软件对机壳自由模态进行试验验证,检验有限元计算结果。为使分析更加接近实际工况,对机壳进行约束模态分析;通过事先对机壳加载预应力,对其进行预应力模态分析。分析气体压力脉动激励下风机整机壳体的振动响应,以预测风机壳体固有频率与脉动频率接近的耦合共振频率。(4)对机壳弹性模量、密度、泊松比及有关结构几何尺寸进行灵敏度分析,以把握壳体结构整体动态特性变化规律;利用DOE中心复合设计原理,对机壳进行参数优化,使改进后的机壳固有频率远离现有工况下的气体脉动频率,改善机壳的动态性能。本文对罗茨风机壳体进行了模态分析,获得了壳体的固有频率、主振型等相关模态参数;并通过试验分析对仿真的可靠性加以了验证。同时分析了罗茨鼓风机工况下的振动扰动源,运用多目标优化设计方法,对壳体结构进行了结构动力修改,改善了 S31型罗茨风机整机在工况下的动态特性;所建立起的“结构模态分析—模态试验验证—结构模型修改一结构参数优化”这一过程为其他机械结构的优化设计提供了一种参考方法。