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原文传递单缸汽油机结构辐射噪声预测方法研究

论文题名：	单缸汽油机结构辐射噪声预测方法研究
关键词：	汽车单缸汽油机;辐射噪声;振动特性;声源预测;结构优化
摘要：	为满足消费者日益苛刻的需求以及国家法律法规的要求，车辆NVH技术越来越受到人们的重视。发动机振动噪声水平是评价车辆NVH性能的重要指标，而发动机表面辐射噪声是发动机噪声的主要组成部分。因此，对发动机辐射噪声水平进行控制是降低其整机噪声的重要手段。目前，相关研究中，学者们多以高功率多缸发动机，特别是多缸柴油机为研究对象。本文以某单缸汽油机为研究对象，对其辐射噪声进行研究，以提供具有参考价值的研究成果。　　本文综合运用理论分析、数值计算和试验测试等方法，对该发动机机体结构噪声辐射水平进行了计算、分析和测试，并以优化运动部件的动力学载荷和冲击为基础，提出了降低整机噪声的零部件优化设计方法和相关设计指标，为发动机低噪声设计准则的制定提供了依据。　　在有限元模型准备阶段，通过对比分析得出机体各部件在有限元离散时的最佳单元尺寸，并通过模态分析得到其结构振动特性。　　在动力学建模阶段，以Ricardo公司的发动机动力学分析软件VALDYN为建模工具，建立刚柔耦合的发动机整机动力学模型。建模过程中，将曲轴和连杆作为柔性体处理，采用模态缩减法将其缩减至主要连接自由度。进而通过动力学分析，获得机体所受到的来自运动部件的激励力。分析结果显示，机体所受到的激励力从量值上看主要来自曲轴主轴承力，其次是配气机构激励力。将动力学计算得到的激励力作为边界条件，采用结构动力学分析方法求解出机体主要连接自由度的振动参量，并通过缩减模型的恢复获得整机所有有限元节点的振动参量。　　在发动机表面辐射噪声分析阶段，将机体表面振动参量作为边界条件，采用直接边界元方法计算得到发动机的声学特性，包括整机声功率级、场点声强级和参考点声压级等。为预测出噪声源，进一步分析得到发动机机体各部分和各主要激励力分别对整机声功率的贡献量。结果显示，发动机机体辐射噪声主要贡献频段为450Hz~1350Hz，主要贡献部件为缸盖和配气罩盖，主要贡献激励源为曲轴主轴承激励力和凸轮轴轴承激励力。随后，本文进行了发动机声学台架试验，并将试验结果与仿真分析结果进行对比分析。结果显示，二者吻合度较高，验证了理论分析和数值计算的可靠性。　　最后，以发动机辐射噪声预测结果为参考，从激励源入手对发动机进行声学优化。以配气机构的零部件设计为优化目标，分别对气门弹簧和配气凸轮型线的设计参数进行优化，并根据优化结果制作了样件。基于优化方案的试验结果显示：气门弹簧优化方案使得整机左右两侧噪声分别降低2.5dB(A)和1.9dB(A)；气门弹簧和凸轮型线同时优化时的优化方案使得整机左右两侧噪声分别降低4.8dB(A)和3.3dB(A)。
作者：	王治文
专业：	车辆工程
导师：	卢炽华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文