柴油機結構噪聲預測及其優(yōu)化控制的研究.pdf

1、振動和噪聲已成為影響柴油機產品性能好壞的一個重要參數(shù)，對其振動和結構噪聲預測的研究已成為柴油機重要的研究課題。本文以4120SG型柴油機為研究對象，對其結構噪聲預測及其噪聲優(yōu)化控制進行了一系列研究，提出了提高柴油機振動和結構噪聲預測精度的方法，進行了柴油機聲學優(yōu)化的研究。 作者圍繞提高柴油機振動和結構噪聲預測精度，在機械激勵力仿真、結合面的有限元處理和整機有限元模型建立等方面進行了深入研究。(1)采用多體動力學方法對柴油機曲軸系

2、統(tǒng)和配氣機構激勵力進行了動力學仿真，彌補了傳統(tǒng)的集總參數(shù)法對結構簡化過多，仿真精度不高的缺點；為了提高曲軸系統(tǒng)動力學仿真精度，研究了曲軸和機體的彈性變形對各種激勵力的影響，討論了潤滑油動力耦合效應對主軸承載荷的影響；采用應變法測量了配氣機構的受力，試驗驗證了配氣機構動力學仿真方法的正確性和仿真結果的精度。(2)進行了組合結構結合面動力學參數(shù)識別的理論研究，推導出含有結合面的組合結構動力學方程及其求解算法；以兩鋼板組成的含有結合面的組合結

3、構為研究對象，進行了基于實測傳遞函數(shù)的組合結構結合面的試驗研究和結合面參數(shù)識別研究；提出了結合面的有限元處理方法，并通過試驗驗證了各種處理方法的仿真精度。(3)研究了柴油機整機有限元動力學模型的建立?；诓裼蜋C主要部件及組合結構的試驗模態(tài)分析結果對相應的有限元模型進行了相關性分析，并對組合結構有限元模型進行了基于結構特征靈敏度分析法的動力學模型修正，保障了組合結構有限元模型的準確度；基于此，建立了完整的整機有限元模型，該模型不但包含了機

4、體、油底殼和氣缸蓋等主要部件，還考慮了齒輪室蓋板、曲軸箱側蓋板和挺桿室側蓋板等對結構噪聲影響較大的結構。 為了掌握柴油機振動和噪聲特性，驗證理論計算結果的有效性，進行了相關的振動和聲學試驗研究。采用激光測振儀測量了柴油機的表面振動，分析了柴油機表面振動分布特性，測量了柴油機的聲功率級，采用聲強法進行了柴油機輻射噪聲源識別的研究，識別出4120SG型柴油機主要輻射噪聲源，為其結構噪聲優(yōu)化控制提供了方向。 采用有限元和邊界元

5、法進行了柴油機整機振動響應分析和結構噪聲預測。分析了不同工況下和不同激勵源作用下的柴油機振動特性，對比了計算結果與實測振動數(shù)據(jù)。結果表明：在主要頻率處的整機表面振動分布趨勢基本一致，單點振動頻譜在1000Hz內的分布較相似，振動有效值相對誤差較小。分析了柴油機結構噪聲相關聲學量的特性，對比了計算聲強和實測聲強在某頻率處的云圖，驗證了計算結果的有效性。 對柴油機結構噪聲優(yōu)化控制進行了相關研究。結合柴油機噪聲源識別結果和結構噪聲計算