發(fā)動機振動特性及低噪聲設計研究.pdf

1、近些年來,發(fā)動機的振動以及噪聲特性已經(jīng)成為發(fā)動機研究領域的一個重要方向。本文以某款發(fā)動機為例研究了該發(fā)動機的振動特性,并對其進行了噪聲源識別以及結構優(yōu)化設計。
　　利用CATIA建立了發(fā)動機機體、缸蓋以及缸蓋罩等零部件的三維實體模型,通過有限元軟件對這些零部件劃分了網(wǎng)格,接著對它們進行模態(tài)分析,得出了各個部件的前十階模態(tài)頻率以及相對應的模態(tài)陣型,并對機體的模態(tài)陣型進行了詳細的分析。為后續(xù)的結構優(yōu)化提供了依據(jù)。
　　以AVL

2、Timing Drive為平臺建立了發(fā)動機含凸輪軸的配氣機構總成動力學模型,并對其進行相應的動力學仿真分析。得到了各缸氣門座以及配氣凸輪軸各個主軸承所承受的載荷,并對氣門座所承受的載荷進行了分析。為發(fā)動機動力響應分析提供了載荷邊界條件。
　　利用前面建立的汽油機氣缸蓋、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系以及氣門座和配氣凸輪軸主軸承所承受的載荷的基礎上,定義了相應的邊

3、界條件,計算了發(fā)動機機體在標定工況下的振動響應,并通過實驗的方法對該發(fā)動機進行了表面振動測量。有限元計算所得的結果與實驗測得的結果對比分析表明:建立的發(fā)動機機體的有限元模型是合理的,可用于該發(fā)動機的進一步研發(fā)。
　　在對組合體進行動力響應分析的基礎上,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變形。分析結果表明: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)動機為研究對象,分別使用表面振動速度法以及聲陣列法對其啟動電機側進行了噪聲源識別。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。最后對油底殼以及主軸承蓋進行了結構優(yōu)化,在油底殼相應的面上布置加強筋并且將5個獨立軸承蓋用鋼板連接在了一起,有限元分析的結果表明油底殼以及帶有軸承蓋機體的前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,進而降低發(fā)動機的噪