4105型柴油機(jī)曲軸彎扭耦合振動(dòng)的連續(xù)分布模型和模態(tài)分析研究.pdf

1、曲軸振動(dòng)是內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)和噪聲的主要來(lái)源之一,由于內(nèi)燃機(jī)曲軸振動(dòng)是三維的,即同時(shí)存在扭轉(zhuǎn)、彎曲和縱向振動(dòng),因此研究曲軸各種形式的耦合振動(dòng)對(duì)于研究曲軸振動(dòng)的機(jī)理和減振有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文以4105型柴油機(jī)曲軸的彎扭耦合振動(dòng)為主要研究對(duì)象,根據(jù)簡(jiǎn)化原則將曲軸簡(jiǎn)化為同心階梯軸,利用直桿彎曲和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)理論,建立曲軸彎扭耦合振動(dòng)連續(xù)分布數(shù)學(xué)模型。結(jié)果表明,當(dāng)曲軸各部分的形心不在曲軸中心線彎曲振動(dòng)的平面上時(shí),扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和彎曲振動(dòng)會(huì)發(fā)生

2、耦合,形成彎扭耦合振動(dòng)。
　　 利用試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析對(duì)曲軸自由模態(tài)下的自由振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、橫向彎曲振動(dòng)和豎向彎曲振動(dòng)進(jìn)行研究,分別采用不同的測(cè)點(diǎn)布置和參數(shù)識(shí)別方法,得到了11階自由振動(dòng)、6階扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、5階豎向彎曲振動(dòng)和6階橫向彎曲振動(dòng);研究了頻率接近的6階自由振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和橫向彎曲振動(dòng)的規(guī)律。結(jié)果表明,三種振動(dòng)振型對(duì)應(yīng),節(jié)點(diǎn)位置相同,扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和橫向彎曲振動(dòng)之間存在耦合。扭轉(zhuǎn)振動(dòng)與豎向彎曲振動(dòng)振型和頻率并不對(duì)應(yīng),因此并不存在耦合。<

3、br>　　 利用有限元模態(tài)分析方法研究4105型柴油機(jī)曲軸,建立了三維幾何模型,對(duì)模型進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分并進(jìn)行結(jié)構(gòu)模態(tài)計(jì)算,獲得了2000Hz以下共11階振型。計(jì)算結(jié)果表明,曲軸的振動(dòng)形式主要以扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和彎曲振動(dòng)為主,其中第5階、第8階和第10階振動(dòng)為明顯的彎扭耦合振動(dòng);曲軸兩端振動(dòng)變形量較大,曲柄銷過(guò)渡圓角處應(yīng)力集中明顯。
　　 對(duì)比研究了試驗(yàn)?zāi)B(tài)振型和有限元模態(tài)振型,發(fā)現(xiàn)兩種方法獲得的對(duì)應(yīng)頻率之間的相對(duì)誤差均小于6%。通過(guò)