饲草揉碎机是我国自行研制的一种饲草加工设备,目前,饲草揉碎机工作时主要存在振动噪声较大的问题。研究表明饲草揉碎机噪声高达100-110d B(A)左右,超出了揉碎机噪声90d B(A)的国家标准要求。不仅严重地影响揉碎机的使用寿命和工作性能,同时也产生了噪声污染,危害了操作者的身心健康。为了有效地控制饲草揉碎机的噪声,对其外壳振动辐射噪声进行准确预测与优化就显的尤为重要。为了在设计阶段就能准确预测饲草揉碎机外壳振动辐射噪声并进行结构声优化设计,首先基于计算流体力学CFD与离散元DEM耦合方法模拟了饲草揉碎机内部的散碎物料-气流耦合非定常流场,获得了实际工况下揉碎机气固非定常流场的基本特征及外壳壁面所受气流与物料脉动圧力载荷。其次,利用有限元方法对揉碎机外壳进行模态分析,并加载气-固耦合流场脉动压力对外壳进行谐响应分析,得到揉碎机外壳在不同频率载荷作用下的振动响应。第三,将饲草揉碎机外壳振动响应作为声学边界条件,采用有限元与间接边界元结合的声固耦合法计算非定常流动引起的外壳振动辐射噪声,采用声压法对外壳辐射噪声进行试验研究并对噪声数值结果进行验证。最后,利用已验证的外壳振动辐射噪声数值预测模型,采用Kriging模型与多目标遗传算法对外壳振动辐射噪声进行结构声优化设计。研究结果表明:(1)进料口处外壳所受气-固流场脉动压力幅值最大,圆形外壳上脉动压力幅值次之,出料管上脉动压力幅值最小;脉动压力所具有的能量随着转子转动产生激励频率的增大而减小。(2)外壳前六阶固有模态频率均小于转子激励频率的基频与倍频,故不会发生共振。(3)饲草揉碎机外壳表面的最大变形位移随着激励频率的增大而减小,在激励基频130Hz处的变形位移最大,最大变形发生在进料口处;二倍频260Hz处的变形位移次之,最大变形位置发生在出料口处。(4)饲草揉碎机各测点的振动辐射噪声声压级频谱结构非常相似,噪声频率都是由离散谱和连续谱组成的,主要噪声源为旋转锤片转子偶极子声源。其中靠近入料段区域的测点1的声压级最大,圆形外壳附件测点2、3、4处的声压级较接近且次之,靠近出料管侧面测点5的声压级最小。(5)负载工况下基频与倍频处各个测点声压级的仿真值与试验值基本一致,声压级最大差值为1.69d B,可见振动噪声数值模型准确可靠。(6)当锤片转子转速为2500r/min,入料段外壳厚度为4mm,揉碎段外壳厚度为3.5mm,出料段外壳厚度为4mm时,饲草揉碎机外壳振动辐射最大噪声总声压级由原来的102.9d B(A)降低为86.9d B(A),低于90d B(A)的国家标准要求。