张旭升[1]2004年在《柴油机动力总成弯曲振动对飞轮壳强度影响的模拟研究》文中认为振动是在生产和生活中常见的一种现象。它的存在，主要影响机器设备的使用寿命、使用性能，以及建筑结构的损坏。随着科技的发展，人们使用的机器设备功率增大、转速加快，在现代工程技术中，振动这一普遍存在的现象日益受到人们的关注。汽车振动和噪声控制关系到环境保护、汽车行驶的平顺性和耐久性。汽车振动会引起某些部件的早期疲劳失效。一定范围的振动使驾驶员和乘客不舒服，发生疲劳。汽车动力传动系是汽车系统的重要组成部分，其在把发动机动力传递给了整个汽车的同时，也把自身的振动传递给了整个汽车。在低频范围内的刚体振动，直接影响到汽车的乘坐舒适性；而在30～200Hz范围内的弹性振动，又会引起汽车的结构共振。尤其是它的第一阶弯曲振动，会直接影响动力总成乃至整车的使用寿命，其中显着的是引起发动机和变速箱之间的连接壳体件的早期开裂。因此，随着对减小车辆振动、提高车辆使用寿命和乘坐舒适性要求的提高，加强对汽车动力传动系特性的研究，尤其是动力传动系的弯曲振动是十分必要的。近年来，随着计算机技术的飞速发展，在汽车产品开发方面，CAE技术已经大量应用。在零、部件以及整车尚未制造出来时，使用CAE技术可以对它们的强度、可靠性以及各种特性进行计算分析，在计算机上进行“试验”。有限元技术是CAE技术中重要方法之一，并且在力学领域中的应用已相当成熟，所以其广泛引用于汽车结构件的动力学分析。实验模态分析方法与计算模态分析方法一起，成为解决现代复杂结构动态特性设计的相辅相成的重要手段，应用模态分析方法人们有可能把复杂的实际结构简化成所谓模态模型，来进行系统的响应计算，从而大大简化系统的数学运算。为解决由于动力总成弯曲共振引起的飞轮壳早期开裂的问题，首先需要较准确的把握动力总成的动态特性。本文用有限元法对动力总成进行了结构振动数值模拟，利用有限元分析软件ANSYS的前处理功能建立了动力总成各个组成部件的模型，并用兰索斯法进行了模态分析，得到各个部件的固有频率和振型等动态特性参数。将计算结果与实验结果比较得知，二者误差小于10％，能满足工程计算要求。然后将各个部件按照理想的连接面进行组合，得到
李洪涛[2]2012年在《柴油机飞轮壳振动疲劳的研究》文中指出飞轮壳是连接汽车发动机和变速箱之间的壳体零件，一般在该壳体上设置有悬置点和启动机安装支架。在汽车的实际运行过程中，受到来自发动机和路面随机激励的相互振动作用，同时也受到汽车换挡变速及启动机的冲击激励作用，这些载荷产生的交变应力作用于飞轮壳上，造成了飞轮壳过早地出现疲劳裂纹。飞轮壳的强度已成为影响汽车零部件可靠性的一个重大问题，所以对飞轮壳振动疲劳的研究具有重要的现实意义。本文以某型客车的飞轮壳为研究对象，对飞轮壳的疲劳寿命和疲劳强度进行了研究。主要研究内容和结论如下：（1）对某型客车飞轮壳的道路载荷谱进行采集，得到了飞轮壳Z方向的加速度载荷时间历程，然后利用梯度门限法和最小二乘法分别对加速度时间历程进行剔除奇异值和消除趋势项的预处理。在实际的振动研究中，随机信号一般假定为平稳的各态历经的随机信号，将采集到的时域信号转换成频域信号，得到随机信号的特征。（2）对该客车的动力总成进行了模态分析，得出的结论是动力总成的一阶弯曲振动频率与发动机曲轴转速内的频率并没有发生共振。该客车飞轮壳的损伤不是由动力总成的弯曲振动所造成的，而是属于振动疲劳问题。然后采用振动疲劳寿命估算的频域法对飞轮壳的疲劳寿命进行了估算，得到了飞轮壳疲劳寿命的分布云图及疲劳热点，为降低道路载荷对飞轮壳的影响提供了参考。（3）汽车换挡变速的关键零件是离合器，本文以汽车起步时离合器结合过程为研究工况。建立离合器的动力学模型，在动力学分析软件中模拟仿真了汽车起步时离合器结合的过程，得到了起步结合过程中产生的冲击力。然后进行了飞轮壳的瞬态动力学分析，研究了冲击力对飞轮壳强度的影响。（4）基于疲劳曲线加速振动法提出了一个加速振动试验方案，为后续室内飞轮壳的振动疲劳试验打下基础。
孟浩东, 李舜酩, 吕国华, 徐毅[3]2012年在《某车辆动力总成异常振动分析与改进》文中研究说明针对某SUV车柴油机动力总成产生异常振动导致操纵手柄剧烈振动这一实际问题,将振动试验测试与有限元仿真分析结合起来研究动力总成的振动动态特性。通过整车道路试验及转鼓试验,发现柴油机工作转速的二阶激励激起了动力总成系统共振,通过采用有限元方法建立了一种柴油机动力总成振动分析模型,计算分析了此动力总成的振动固有频率和固有振型,找到了导致动力总成弯曲刚度变差的原因——飞轮壳结构刚度不足。在验证了有限元仿真模型计算合理性基础上,通过改进设计飞轮壳结构,提高了动力总成的固有频率,使其避开了共振频率区间,最终消除了操纵手柄的异常振动。该试验与仿真分析方法对解决同类工程问题具有参考指导和应用价值。
张微[4]2008年在《动力总成动态特性与振动控制研究》文中提出内燃机设计正朝着高速、轻型、大功率的方向不断发展。随着人们对高性能、轻量化、低成本及高市场适应能力发动机的不断追求,对发动机可靠性设计和减振降噪等方面的研究变得越来越重要。本文围绕动力总成隔振这一核心问题,应用模态分析理论和有限元技术,对某型柴油机机体及其动力总成的动态特性进行了研究,为动力总成隔振的改进措施提供依据。本文首先对柴油机机体的振动状况进行测试,对其振级进行评价,对装在客车上的柴油机及其动力总成的振动状况进行测试和评价,诊断柴油机装车后振动较大的原因;其次建立了柴油机机体及变速器的实验几何模型,采用实验模态分析方法研究了其动态特性;用Pro/E软件对柴油机机体、曲轴箱、变速箱及动力总成进行了叁维实体建模,同时建立了柴油机机体及其动力总成的动态特性分析的有限元模型,计算了机体的模态频率和模态振型,通过和模态实验结果比较,表明了所建立的机体有限元模型具有足够的精度;同时也计算了动力总成的模态频率和模态振型,为动力总成支承位置的调整提供了依据;最后提出了改进措施,即将动力总成的支承位置由变速箱改在发动机飞轮壳上,并对改进进行了实验验证,结果表明,改变动力总成支承位置可以实现较好的隔振。
孟浩东, 李舜酩, 刘天军, 陈勇将, 廖连莹[5]2016年在《动力总成异常振动的固有特性识别研究》文中指出针对某SUV车柴油机动力总成在常用工作转速条件下产生异常振动的实际问题,给出改进脉冲激振法与有限元计算模态分析法相结合的方法进行不同条件下柴油机动力总成的固有特性识别研究。通过整车道路试验,发现柴油机工作转速的二阶激励激起动力总成系统共振,采用基于变时基技术的改进脉冲激振法进行整车和台架条件下动力总成的振动模态试验,结合有限元模型仿真计算,识别动力总成的固有频率和振型参数,发现飞轮壳结构是导致动力总成弯曲固有频率偏低引起系统共振的薄弱环节。根据识别结果,进行改进设计飞轮壳薄弱结构,提高动力总成系统的固有频率,消除异振。
孙少军[6]2008年在《重型车用发动机振动与噪声控制的理论与应用研究》文中研究指明本文以重型车用发动机的振动和噪声问题为出发点,应用现代设计理论与方法对某直列四冲程六缸柴油机开展振动与噪声控制问题的理论和应用研究工作。采用理论与实验相结合的方法对内燃机表面振动与辐射噪声之间的关系进行了详细的研究,发展了表面振动速度法,得出了切合工程实际的通过表面振动预测发动机主要辐射噪声源对整机噪声声功率的贡献度和整机噪声声功率的定量关系表达式。对该柴油机的主要辐射噪声源及其对整机噪声声功率的贡献度以及整机的辐射噪声进行了预测,预测结果与实测结果基本吻合。采用声强测试方法对该柴油机进行了主要辐射噪声源的识别,并通过测试结果计算出了整机辐射噪声的声功率以及主要辐射噪声源对整机噪声声功率的贡献度,进一步明确了进行低噪声柴油机改进设计的目标。通过试验测试与分析的方法,研究了在不同的柴油机运行工况下,燃烧噪声及机械噪声对整机噪声声功率的贡献度,明确了在不同发动机转速与负荷下,燃烧噪声及机械噪声对整机噪声的贡献。将层次分析法和聚类分析法引入内燃机噪声源分析研究中,与试验相结合,创新性的分析研究了发动机工作转速范围内,噪声在1/3倍频程各中心频率下的贡献大小,各部件对重要频率段噪声贡献大小等,并定量给出权重指标值。采用实验模态分析与有限元分析相结合的方法对其结构动态特性进行了较为详细的研究,把握了该柴油机的振动特性和辐射噪声的主要原因,认识到了噪声能量主要集中于1/3倍频带中心频率为1000～2500 Hz的频带内。结合有限元和柔性多体动力学方法建立了该柴油机整机仿真模型,进行整机振动烈度和辐射噪声的模拟研究。分析了柴油机燃烧噪声、机械噪声产生的机理和影响因素,分别针对薄壳件的辐射噪声、燃烧噪声和机械噪声特点进行了有针对性的结构优化设计。在不增加柴油机生产工艺复杂性的基础上,最终取得了整机各测点振动下降2.0～8.8 m/s~2,辐射噪声额定工况A计权声压级平均降低2.5 ,怠速平均降低3.88的显着效果。
杨政[7]2016年在《某客车动力总成悬置系统隔振性能分析与优化研究》文中指出动力总成悬置系统是一个十分复杂的振动系统,其隔振性能的好坏直接影响着车辆的NVH性能。影响动力总成悬置系统隔振性能的因素很多,包括悬置元件的动态特性、悬置系统的模态匹配以及将动力总成视为弹性体时的模态特性、动力总成周围附件的动力学行为、车身骨架及悬置支架的动刚度等。橡胶悬置力学性能介于理想弹性材料和理想粘性材料的力学性能之间,采用Kelvin-voigt复刚度模型来描述橡胶悬置的力学性能;动力总成悬置系统并不是理想的刚体—弹性支承振动系统,根据经典隔振理论建立其六自由度刚体模型,在此基础上考虑车身弹性的影响。以工程实际问题为导向,利用LMS.test lab噪声振动测试分析系统对某客车动力总成悬置系统原地怠速状态下的振动加速度进行测试,根据测试结果分析了动力总成悬置系统的隔振性能,分析发现该客车动力总成悬置系统隔振性能不理想。为改善其隔振性能,从悬置系统模态特性和基础刚度特性两方面进行了分析和优化。模态分析包括实验模态分析和计算模态分析,本文利用LMS.test lab噪声振动测试分析系统对整车状态下的动力总成悬置系统进行实验模态分析;同时利用叁线扭摆法复杂刚体动力学参数测试系统和MTS831.50弹性体测试系统等获取动力总成及悬置元件等的动力学参数,在MSC.ADAMS中建立悬置系统动力学模型,进行计算模态分析。通过模态分析发现了动力总成一阶垂向弯曲模态与发动机怠速高级激励耦合及动力总成悬置系统刚体模态匹配不合理的情况。针对动力总成一阶垂向弯曲模态与发动机高阶激励耦合的情况,采用在缓速器上增加质量,降低动力总成的一阶垂向弯曲模态频率,观察悬置系统隔振性能变化情况的方法,进行了实验验证和研究,效果较好。针对动力总成悬置系统刚体模态匹配不合理的情况,以动力总成悬置系统六个自由度上的主振动能量的加权和最大为目标,以各阶频率合理匹配为约束条件,对悬置元件的刚度、安装位置和角度等参数进行了优化,取得了较好的效果。基础刚度特性通过车身悬置接附点动刚度来表征。本文利用四端参数法推导了车身悬置接附点动刚度对悬置系统隔振性能的影响。利用HyperMesh建立了白车身有限元模型,采用RADIOSS软件中的模态频率响应分析模块计算悬置接附点的动刚度,计算结果显示悬置接附点动刚度不满足要求。为提升悬置接附点动刚度,根据动刚度和白车身自由模态分析结果对后段车架进行了结构优化,并将优化后的结构应用于该客车上。最后测试了车架优化后悬置系统的振动加速度,并通过对比优化前后悬置系统的隔振性能,验证了提升车身悬置接附点动刚度对改善悬置系统隔振性能的有效性和优化方案的可行性。
陈荣华[8]2013年在《某型越野汽车动力总成的振动模态研究及壳体改进设计》文中研究表明车辆动力总成由发动机、离合器、变速箱、分动器等组件组成,是汽车最为关键的核心组成部件之一,其工作性能及可靠性在很大程度上决定了车辆的技术水平。动力总成通过多点悬置安装在车架上,既是整个车辆的动力源,亦是整车振动与噪声的主要来源。同时车辆动力总成本身由于几何尺寸和重量较大,在发动机的周期性振动作用下,本身也存在着共振问题。本文针对某型越野汽车动力总成在实际使用中出现的外壳破裂的失效现象进行研究。为了找到失效发生的原因,本文采用有限元法对动力总成进行模态分析。在对有限元法基本理论进行了简要介绍后,以动力总成叁维实体模型为基础,通过大量简化处理,建立了有限元分析模型。然后对动力总成进行了自由模态分析,得到了动力总成的各阶模态频率和振型。通过对模态分析结果和破坏现象对比,初步判断疲劳破坏的主要原因是动力总成与发动机共振。此后,在理论上计算了共振时的发动机转速范围,该范围与实际破坏产生的情况一致。为了验证有限元分析结果的准确性,本文通过试验的方法对动力总成的模态进行了试验测量,试验模态的测量结果显示有限元计算精度在8%以内。为了更明确的判定疲劳破坏的原因,本文通过整车动力总成共振试验进行了发动机共振转速测试,获得了共振破坏的激振源转速,并测量了共振时的危险区域应变能状态。最后在有限元分析和试验数据的基础上,对动力总成壳体进行了布置加强筋的改进设计。通过综合考虑有限元计算危险区域分布和制造工艺性,设计了加强筋布置方案,并通过对改型后的动力总成进行有限元分析和对比,验证了改进方案的优越性。
郑勇[9]2006年在《基于虚拟技术的柴油机燃烧噪声分析及改进设计》文中认为随着交通噪声污染日益严重,社会对“能源与环境”日益关注,汽车及其发动机的噪声问题引起了全社会的普遍重视。发动机的振动噪声和性能,耐久性一同成为发动机设计的完整部分。本文以一种国产柴油机的低燃烧噪声分析及改进设计为出发点,指出了应用虚拟设计技术开发设计低振动噪声发动机的重要意义,探讨了低噪声发动机虚拟开发设计的主要研究方法。本文对内燃机燃烧噪声产生的机理及其控制方法进行了比较全面的分析研究。在这一研究的基础上初步提出了改进发动机振动噪声相对比较经济、有效的方法,即通过结构的改进设计降低结构表面振动,最终达到降低燃烧噪声的目的。在进行发动机子结构的动态特性分析方面,首先建立了曲轴、机体的有限元模型,然后运用试验测试与有限元相结合的研究方法,分析直列六缸柴油机的振动特性和辐射噪声的主要原因,同时验证有限元模型的精确性。围绕低噪声发动机虚拟设计这一核心问题,采用有限元计算和柔性多体动力学分析相结合的虚拟设计技术。本文系统阐述动力学仿真的研究方法,以及结构表面振动与噪声辐射的关系。从仿真分析的角度验证了通过表面振动预测发动机辐射噪声的定量关系表达式。本文应用以上研究方法,对X6170ZC的振动噪声进行了预测,得到发动机表面振动速度级和振动功率级,针对发动机的振动特点,提出了具有工程实用价值的控制内燃机振动噪声的措施。并进一步对改进设计后的发动机的振动噪声进行预测,结果表明在不影响发动机其它性能和不显着增加成本前提下整机噪声有明显的下降。本文研究结果表明:采用结构改进提高薄壁部位刚度的措施可以减小其辐射噪声;运用现代设计方法进行发动机振动噪声的预测,大大降低了开发成本,缩短了开发周期,提高了产品的质量,为虚拟设计方法在发动机领域的应用做出了一定的工作。
张伟[10]2014年在《电动轮矿用自卸车发动机—发电机轴系扭振分析与试验研究》文中研究表明发动机—发电机系统是电动轮矿用自卸车的动力来源,是整车正常运行的核心保证,该系统的旋转轴系是一个多自由度的振动系统,由于系统各部件并非绝对的刚体,而是存在弹性,因此在高速旋转过程中,轴系局部区域会产生幅值不等、相位不等的瞬时转速起伏,形成往复扭转振动。在发动机、发电机的不均匀扭矩激励作用下,当激励频率与系统的固有频率相等时,轴系的扭转振动将会发生严重的共振现象,产生巨大的共振载荷,导致断轴、齿轮打齿、零部件使用寿命缩短等后果,从而危及整车的正常行驶和零部件的使用寿命,系统的扭转振动问题一直是影响装置工作稳定性、可靠性和噪声控制的主要因素之一,也是科研人员设计工作的重点之一。车辆在实际运行过程中,发动机—发电机系统轴系在气体爆发压力、活塞连杆往复惯性力、电磁参数激励以及机电耦合作用激励等的联合作用下,产生复杂的扭转振动现象,为了全面研究发动机—发电机系统轴系扭转振动特性,有必要对系统进行全面分析研究。本文研究的目的就是根据系统轴系的结构特点,从多个角度,采用多种研究方法,分析研究发动机—发电机系统轴系在各种内部激励和外部激励共同作用下的扭转振动特性和振动规律,为此类系统的设计、优化以及减振降噪等提供理论依据。本论文以电动轮矿用自卸车发动机—发电机系统旋转轴系为研究对象,围绕其扭转振动问题进行相关研究：首先,针对系统轴系的扭转振动问题,在对发动机、发电机等单元的内部结构参数、外激激励等全面分析的基础之上,建立系统轴系扭转振动的集总质量模型,并获得系统扭转振动的动态微分方程,采用系统矩阵法即传统的计算广义Jacobi特征值的方法,对自由振动特性进行分析；针对强迫振动求解存在非线性项的问题,选取多尺度法对强迫振动特性进行求解,获取系统轴系扭转振动的共振频率和振型。其次,利用AMESim软件搭建发动机—发电机系统轴系一维扭转振动仿真模型,并分别对各单元进行全面的分析计算,分析轴系的自由振动和强迫振动,获取轴系的扭转振动频谱图和瀑布图,验证理论求解的正确性,同时探究系统部分零部件扭转刚度变化对系统轴系扭转振动特性的影响。第叁,搭建系统轴系扭转振动试验台,以模拟实际车辆运行中轴系扭转振动特性为目的,根据结构特点采用非接触式扭转振动测试法,利用LMSSCADAS测试系统完成试验测试。针对实际车辆的工作特点,制定了试验台测试工况,包括怠速工况测量、定转速测量、转速追踪测量、变负载测量等。通过对角速度波动图、瀑布图、谐量阶次图、阶次追踪图等分析的基础上,获得轴系的固有频率、系统产生共振的临界转速、负载变化对扭转振动的影响规律等,验证理论分析和模型仿真的正确性与可靠性。第四、在前文分析的基础上,对扭转振动的控制措施进行研究,主要研究曲轴扭转减振器和双质量飞轮扭转减振器对系统扭转振动特性的影响,根据研究对象的特点设计减振器参数,分别采用不同的方法对两种控制措施的减振效果进行分析,分析结果可以作为今后设计参考。通过本文的理论分析、仿真模拟、试验验证及扭转振动控制措施研究,证明应用本文建立的电动轮矿用自卸车发动机—发电机系统轴系扭转振动模型,计算求解的轴系扭转振动特性与实际工况试验测试结果基本吻合,该试验台可以用于研究此类轴系的扭转振动特性,所采用的分析方法、获得的研究结果及提出的减振措施可以应用于实际车辆设计研究。
参考文献：
[1]. 柴油机动力总成弯曲振动对飞轮壳强度影响的模拟研究[D]. 张旭升. 吉林大学. 2004
[2]. 柴油机飞轮壳振动疲劳的研究[D]. 李洪涛. 浙江理工大学. 2012
[3]. 某车辆动力总成异常振动分析与改进[J]. 孟浩东, 李舜酩, 吕国华, 徐毅. 振动与冲击. 2012
[4]. 动力总成动态特性与振动控制研究[D]. 张微. 天津大学. 2008
[5]. 动力总成异常振动的固有特性识别研究[J]. 孟浩东, 李舜酩, 刘天军, 陈勇将, 廖连莹. 中国测试. 2016
[6]. 重型车用发动机振动与噪声控制的理论与应用研究[D]. 孙少军. 天津大学. 2008
[7]. 某客车动力总成悬置系统隔振性能分析与优化研究[D]. 杨政. 厦门理工学院. 2016
[8]. 某型越野汽车动力总成的振动模态研究及壳体改进设计[D]. 陈荣华. 南京理工大学. 2013
[9]. 基于虚拟技术的柴油机燃烧噪声分析及改进设计[D]. 郑勇. 天津大学. 2006
[10]. 电动轮矿用自卸车发动机—发电机轴系扭振分析与试验研究[D]. 张伟. 北京科技大学. 2014
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