动力总成动态特性与振动控制研究

论文摘要

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三维实体建模,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。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 内燃机振动控制国内外研究概况
• 1.3 有限元法在内燃机振动与噪声研究中的应用
• 1.4 变速箱技术的现状及发展趋势
• 1.5 本文的具体研究内容
• 第二章 动力总成振动控制理论
• 2.1 内燃机振动的几种基本类型
• 2.2 内燃机振动控制方法概况
• 2.2.1 被动控制
• 2.2.2 主动控制
• 2.3 变速箱的振动机理及测试方法
• 2.3.1 齿轮传动振动机理
• 2.3.2 箱体的振动
• 2.3.3 变速箱振动噪声测试方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 柴油机及其动力总成的振动测试
• 3.1 振动测试系统及测试方案
• 3.2 柴油机振动烈度测试与评价
• 3.2.1 测试方法
• 3.2.2 测试结果
• 3.3 JNP客车上发动机及动力总成振动测试与评价
• 3.3.1 测试方法
• 3.3.2 测试结果
• 3.3.3 结果分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 动力总成的动态特性分析
• 4.1 有限元法概述
• 4.1.1 有限元的基本求解步骤
• 4.1.2 有限元分析软件——MSC.Patran/Nastran
• 4.2 振动模态试验分析的基本理论
• 4.2.1 传递函数分析
• 4.2.2 模态参数识别
• 4.3 机体及变速箱实验模态分析
• 4.3.1 机体实验几何模型的建立
• 4.3.2 实验装置和实验方法
• 4.3.3 机体的支承方式
• 4.3.4 机体实验结果分析
• 4.3.5 变速箱模态实验及结果分析
• 4.4 动力总成动态特性有限元计算
• 4.4.1 动力总成三维几何模型的建立
• 4.4.2 机体有限元模型的建立
• 4.4.3 机体模态有限元分析结果
• 4.4.4 动力总成模态有限元分析结果
• 4.5 本章小结
• 第五章 动力总成支承位置的改进及效果验证
• 5.1 隔振器位置的选择的一般原则
• 5.2 打击中心定理
• 5.3 悬置布置形式
• 5.3.1 平置式
• 5.3.2 斜置式
• 5.3.3 会聚式
• 5.4 动力总成支承位置的改进
• 5.5 改进结果验证
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间参加的主要科研项目
• 致谢