柴油機結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)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(chǎn)品性能好壞的一個重要參數(shù)，對其振動和結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)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(jié)構(gòu)噪聲預(yù)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(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測精度的方法，進行了柴油機聲學(xué)優(yōu)化的研究。 作者圍繞提高柴油機振動和結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測精度，在機械激勵力仿真、結(jié)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(xué)方法對柴油機曲軸系

2、統(tǒng)和配氣機構(gòu)激勵力進行了動力學(xué)仿真，彌補了傳統(tǒng)的集總參數(shù)法對結(jié)構(gòu)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(xué)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(yīng)對主軸承載荷的影響；采用應(yīng)變法測量了配氣機構(gòu)的受力，試驗驗證了配氣機構(gòu)動力學(xué)仿真方法的正確性和仿真結(jié)果的精度。(2)進行了組合結(jié)構(gòu)結(jié)合面動力學(xué)參數(shù)識別的理論研究，推導(dǎo)出含有結(jié)合面的組合結(jié)構(gòu)動力學(xué)方程及其求解算法；以兩鋼板組成的含有結(jié)合面的組合結(jié)

3、構(gòu)為研究對象，進行了基于實測傳遞函數(shù)的組合結(jié)構(gòu)結(jié)合面的試驗研究和結(jié)合面參數(shù)識別研究；提出了結(jié)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(xué)模型的建立?；诓裼蜋C主要部件及組合結(jié)構(gòu)的試驗?zāi)B(tài)分析結(jié)果對相應(yīng)的有限元模型進行了相關(guān)性分析，并對組合結(jié)構(gòu)有限元模型進行了基于結(jié)構(gòu)特征靈敏度分析法的動力學(xué)模型修正，保障了組合結(jié)構(gòu)有限元模型的準(zhǔn)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(cè)蓋板和挺桿室側(cè)蓋板等對結(jié)構(gòu)噪聲影響較大的結(jié)構(gòu)。 為了掌握柴油機振動和噪聲特性，驗證理論計算結(jié)果的有效性，進行了相關(guān)的振動和聲學(xué)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(jié)構(gòu)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(yīng)分析和結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)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(jié)果與實測振動數(shù)據(jù)。結(jié)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(nèi)的分布較相似，振動有效值相對誤差較小。分析了柴油機結(jié)構(gòu)噪聲相關(guān)聲學(xué)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(jié)果的有效性。 對柴油機結(jié)構(gòu)噪聲優(yōu)化控制進行了相關(guān)研究。結(jié)合柴油機噪聲源識別結(jié)果和結(jié)構(gòu)噪聲計算