基于試驗的內(nèi)燃機活塞二階運動機械噪聲激勵力分析研究.pdf

1、內(nèi)燃機噪聲按照其產(chǎn)生機理分為機械噪聲、燃燒噪聲以及空氣動力學噪聲?；钊麑飧妆诘那脫羰侵饕臋C械噪聲源，該敲擊產(chǎn)生于活塞的二階運動。本文針對活塞二階運動及其對氣缸壁的敲擊力等問題，在曲柄連桿機構運動學及動力學的基礎上，開展了活塞二階運動仿真分析、活塞敲擊缸體的振動響應和活塞敲擊力敏感參數(shù)規(guī)律性方面的研究。在獲取活塞敲擊激勵力的技術路徑及其敏感參數(shù)的影響規(guī)律研究等方面取得了一定進展。最終為內(nèi)燃機動力總成的振動噪聲分析提供了較為精確完備的激

2、勵力信息。
　　本文以某四沖程汽油機為研究對象，對活塞進行有限元建模并利用有限元軟件Hypermesh計算出活塞的徑向剛度，作為活塞二階運動動力學仿真計算的邊界條件；在前人關于活塞溫度場研究的基礎上，利用有限元軟件Workbench計算出活塞在工作過程中的溫度場及熱變形，與活塞的冷態(tài)型線進行疊加進而得到活塞的熱態(tài)型線，為模擬活塞與缸套的接觸狀態(tài)提供邊界條件。
　　在相關邊界條件的基礎上，應用動力學分析軟件EXCITE建立了包

3、括活塞、缸套、連桿、活塞銷及活塞環(huán)在內(nèi)的活塞敲擊缸套的分析模型，結合該汽油機的相關結構參數(shù)及運行工況進行活塞二階運動分析計算，得到活塞二階運動特性相關結果及活塞與缸套的接觸載荷等，重點針對活塞敲擊力的相關特性進行分析研究。通過與理論計算得到的活塞側推力對比，得到活塞動態(tài)敲擊力在時域內(nèi)的特性，并通過快速傅里葉變換（FFT），分別對三種不同活塞激勵力在頻域內(nèi)的相關特性進行分析。
　　在此基礎上，針對動力總成的有限元模型進行了基于模態(tài)的

4、強迫振動響應分析。通過在動力總成有限元模型上施加仿真計算得到的活塞敲擊力及其他相關激勵力，利用LMS virtual. Lab軟件對其進行強迫振動響應分析，分別得到氣缸結構主、副敲擊側上節(jié)點在頻域內(nèi)的振動響應結果。通過在該汽油機上布置測量系統(tǒng)對氣缸體結構兩側在活塞敲擊作用下的振動響應進行試驗測量，得到對應節(jié)點在時域、頻域內(nèi)的振動響應結果，并與仿真結果進行了分析和對比驗證。
　　針對活塞二階運動的敏感參數(shù)進行了規(guī)律性研究。在深入分析