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曲轴扭振对发动机整机噪声性能影响的研究
| 论文题名： | 曲轴扭振对发动机整机噪声性能影响的研究 |
| 关键词： | 汽车发动机;曲轴扭振;辐射噪声;多体动力学;辐射声功率 |
| 摘要： | 曲轴作为发动机的核心部件，其振动会对发动机乃至整车的NVH性能产生重要的影响。本文首先研究了曲轴弹性振动对机体振动与辐射噪声的影响。结果表明，曲轴弹性振动会使得机体表面振动速度与辐射声功率增加，其中轴向振动增加的幅值比横向与垂向更为明显。 曲轴轴系的扭转振动向来是发动机研究领域的重要分支。本文采用 CAE技术计算了某发动机曲轴轴系强迫扭转振动响应，分析了曲轴轴系扭振特性。基于减振理论研究了影响TVD工作性能的主要参数，计算了橡胶TVD橡胶层扭转刚度与惯量环转动惯量对各主谐次扭振幅值的影响。分析结果表明，两参数对不同主谐次扭振幅值的影响规律相近。随着橡胶层扭转刚度的降低（或惯量环转动惯量增加），较低转速区域对应的振动幅值降低，高转速区对应的振动幅值增加。而且，相较于改变橡胶层扭转刚度，改变惯量环转动惯量对曲轴轴系扭振幅值的削减效果更加明显。通过TVD减振性能测试也验证了这一结论。 针对某型自主品牌乘用车的加速异响问题，根据全面的振动、噪声测试诊断，该异响出现的频带与曲轴轴系一阶扭转模态频率重合。为了找出异响与曲轴扭振之间的联系，应用CAE仿真技术分析了曲轴轴系匹配TVD与无TVD（钢轮）两种情况下主轴颈作用在缸体上的激励、轴瓦表面压力分布等，研究了扭振在发动机上引起的附加作用力，探讨了曲轴轴系扭振引起异响的机理。结果表明，扭振会增加作用在发动机机体上的激励力幅值，这种变化在频域上（扭转模态频率附近）表现得更加明显，而且扭振对作用在缸体上的横向激励影响更为显著。此外，扭振会对轴瓦表面压力幅值以及分布规律产生影响，扭振幅值过大可能会破坏润滑油膜，改变主轴承润滑状态，导致异响的产生。 在确定了异响激励源为曲轴轴系扭振的基础上，本文根据相关参数对减振效果影响分析所得结论，对原装TVD进行了优化。匹配优化后的TVD，车内噪声测试与主观评价发现原有的异响声消失。扭振测试得出，无论是曲轴总体扭振幅值，还是异响转速范围内对应的各主谐次扭振幅值均明显降低，一定程度上验证了仿真分析得出的结论。 |
| 作者： | 李亚南 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 郝志勇;郑旭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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