發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)特性及低噪聲設(shè)計(jì)研究.pdf

1、近些年來(lái),發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)以及噪聲特性已經(jīng)成為發(fā)動(dòng)機(jī)研究領(lǐng)域的一個(gè)重要方向。本文以某款發(fā)動(dòng)機(jī)為例研究了該發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)特性,并對(duì)其進(jìn)行了噪聲源識(shí)別以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　利用CATIA建立了發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體、缸蓋以及缸蓋罩等零部件的三維實(shí)體模型,通過(guò)有限元軟件對(duì)這些零部件劃分了網(wǎng)格,接著對(duì)它們進(jìn)行模態(tài)分析,得出了各個(gè)部件的前十階模態(tài)頻率以及相對(duì)應(yīng)的模態(tài)陣型,并對(duì)機(jī)體的模態(tài)陣型進(jìn)行了詳細(xì)的分析。為后續(xù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了依據(jù)。
　　以AVL

2、Timing Drive為平臺(tái)建立了發(fā)動(dòng)機(jī)含凸輪軸的配氣機(jī)構(gòu)總成動(dòng)力學(xué)模型,并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)仿真分析。得到了各缸氣門(mén)座以及配氣凸輪軸各個(gè)主軸承所承受的載荷,并對(duì)氣門(mén)座所承受的載荷進(jìn)行了分析。為發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力響應(yīng)分析提供了載荷邊界條件。
　　利用前面建立的汽油機(jī)氣缸蓋、缸體、主軸承蓋等零件的三維有限元組合模型,使用有限元分析軟件Abaqus,在考慮各組件非線性接觸關(guān)系以及氣門(mén)座和配氣凸輪軸主軸承所承受的載荷的基礎(chǔ)上,定義了相應(yīng)的邊

3、界條件,計(jì)算了發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體在標(biāo)定工況下的振動(dòng)響應(yīng),并通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了表面振動(dòng)測(cè)量。有限元計(jì)算所得的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果對(duì)比分析表明:建立的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的有限元模型是合理的,可用于該發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步研發(fā)。
　　在對(duì)組合體進(jìn)行動(dòng)力響應(yīng)分析的基礎(chǔ)上,深入分析了爆發(fā)工況下缸體、缸蓋火力面以及缸孔的振動(dòng)變形。分析結(jié)果表明:缸體裙部剛度較弱容易產(chǎn)生變形;缸蓋火力面鼻梁區(qū)變形較大,缸蓋火力面與氣缸蓋連接處容易產(chǎn)生較大的應(yīng)力;缸孔的變形量

4、較小在工程允許的范圍之內(nèi)。
　　最后以該發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象,分別使用表面振動(dòng)速度法以及聲陣列法對(duì)其啟動(dòng)電機(jī)側(cè)進(jìn)行了噪聲源識(shí)別。兩種方法都得出了油底殼為主要的噪聲源從而可以確定油底殼為主要噪聲源。最后對(duì)油底殼以及主軸承蓋進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,在油底殼相應(yīng)的面上布置加強(qiáng)筋并且將5個(gè)獨(dú)立軸承蓋用鋼板連接在了一起,有限元分析的結(jié)果表明油底殼以及帶有軸承蓋機(jī)體的前6階模態(tài)頻率都有所提升,其剛度有所提高,從而可降低油底殼的輻射噪聲,進(jìn)而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的噪