基于試驗(yàn)的內(nèi)燃機(jī)活塞二階運(yùn)動(dòng)機(jī)械噪聲激勵(lì)力分析研究.pdf

1、內(nèi)燃機(jī)噪聲按照其產(chǎn)生機(jī)理分為機(jī)械噪聲、燃燒噪聲以及空氣動(dòng)力學(xué)噪聲。活塞對(duì)氣缸壁的敲擊是主要的機(jī)械噪聲源，該敲擊產(chǎn)生于活塞的二階運(yùn)動(dòng)。本文針對(duì)活塞二階運(yùn)動(dòng)及其對(duì)氣缸壁的敲擊力等問(wèn)題，在曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了活塞二階運(yùn)動(dòng)仿真分析、活塞敲擊缸體的振動(dòng)響應(yīng)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(lì)力的技術(shù)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(jìn)展。最終為內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力總成的振動(dòng)噪聲分析提供了較為精確完備的激

2、勵(lì)力信息。
　　本文以某四沖程汽油機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)活塞進(jìn)行有限元建模并利用有限元軟件Hypermesh計(jì)算出活塞的徑向剛度，作為活塞二階運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算的邊界條件；在前人關(guān)于活塞溫度場(chǎng)研究的基礎(chǔ)上，利用有限元軟件Workbench計(jì)算出活塞在工作過(guò)程中的溫度場(chǎng)及熱變形，與活塞的冷態(tài)型線(xiàn)進(jìn)行疊加進(jìn)而得到活塞的熱態(tài)型線(xiàn)，為模擬活塞與缸套的接觸狀態(tài)提供邊界條件。
　　在相關(guān)邊界條件的基礎(chǔ)上，應(yīng)用動(dòng)力學(xué)分析軟件EXCITE建立了包

3、括活塞、缸套、連桿、活塞銷(xiāo)及活塞環(huán)在內(nèi)的活塞敲擊缸套的分析模型，結(jié)合該汽油機(jī)的相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)及運(yùn)行工況進(jìn)行活塞二階運(yùn)動(dòng)分析計(jì)算，得到活塞二階運(yùn)動(dòng)特性相關(guān)結(jié)果及活塞與缸套的接觸載荷等，重點(diǎn)針對(duì)活塞敲擊力的相關(guān)特性進(jìn)行分析研究。通過(guò)與理論計(jì)算得到的活塞側(cè)推力對(duì)比，得到活塞動(dòng)態(tài)敲擊力在時(shí)域內(nèi)的特性，并通過(guò)快速傅里葉變換（FFT），分別對(duì)三種不同活塞激勵(lì)力在頻域內(nèi)的相關(guān)特性進(jìn)行分析。
　　在此基礎(chǔ)上，針對(duì)動(dòng)力總成的有限元模型進(jìn)行了基于模態(tài)的

4、強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)分析。通過(guò)在動(dòng)力總成有限元模型上施加仿真計(jì)算得到的活塞敲擊力及其他相關(guān)激勵(lì)力，利用LMS virtual. Lab軟件對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)分析，分別得到氣缸結(jié)構(gòu)主、副敲擊側(cè)上節(jié)點(diǎn)在頻域內(nèi)的振動(dòng)響應(yīng)結(jié)果。通過(guò)在該汽油機(jī)上布置測(cè)量系統(tǒng)對(duì)氣缸體結(jié)構(gòu)兩側(cè)在活塞敲擊作用下的振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)量，得到對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)在時(shí)域、頻域內(nèi)的振動(dòng)響應(yīng)結(jié)果，并與仿真結(jié)果進(jìn)行了分析和對(duì)比驗(yàn)證。
　　針對(duì)活塞二階運(yùn)動(dòng)的敏感參數(shù)進(jìn)行了規(guī)律性研究。在深入分析