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原文传递柴油机活塞拍击振动噪声分析

论文题名：	柴油机活塞拍击振动噪声分析
关键词：	柴油机;示功图;振动噪声;有限元法;声学分析;车辆噪声
摘要：	随着汽车产业的发展，NVH已经成为评价汽车性能的最重要的技术指标。车辆噪声的主要激励源就是内燃机振动，活塞拍击力作为发动机振动的主要激励源之一，其引发的振动噪声是仅次于燃烧噪声的最严重的机械噪声。活塞与缸套周期性的撞击产生的振动完全处于气缸内部，很难通过实验方法进行精确测量，因此通过软件建模仿真来研究活塞的拍击机理，实现对其引发的振动和噪声的定量描述，对于降低内燃机振动噪声和减少车辆噪声污染具有非常重要的意义。本文以LD1110型柴油机为研究对象，对活塞拍击振动噪声进行了深入的研究，为柴油机的降噪提供了一定的理论依据。本文的主要研究内容如下: 　　 (1)对柴油机示功图的每个阶段进行研究，通过MATLAB编程和相关参数的设置，模拟出一条示功图曲线。结果表明，通过软件模拟示功图要比实验更加地高效和经济。　　 (2)对活塞的运动及其受力进行详细分析，通过MATLAB编程建立数学模型。通过ADAMS的振动模块建立了活塞系统运动的刚性体模型，为了降低运算量提高效率，模型中忽略了活塞环和油膜的作用。最后将数学模型和仿真模型的计算结果进行对比，证明了仿真模型的准确性。　　 (3)在对机体适当简化的基础上，通过ANSYS软件创建了机体有限元模型，并对其分别进行了自由和约束的模态分析，初步了解了机体的动态特性。从分析结果可以看出，机体变形大的位置基本都是结构简单、刚度较低的位置，因此可以通过适当增大结构的刚度来减小振动。　　 (4)把活塞拍击的计算结果施加到ANSYS中的有限元模型上，通过瞬态动力学计算，研究在拍击载荷的作用下机体的响应情况。瞬态分析表明，在机体振动的稳态响应中，主要是机体的左、右和上表面节点在Y轴方向的振动所引发。　　 (5)在ACTRAN中建立声学有限元模型。声学模型是一个球体包裹着机体的结构，但机体部分是掏空的。球体内表面作为机体噪声的激励面，球体是有限元部分，球体外表面是有限元和无限元的分界面，然后根据振动计算的分析结果设置相应的噪声测量点。结果表明噪声会在两个频段的激励处出现峰值，因此为了降低噪声，应该尽量消除该频段的激励。　　最后研究了不同转速下机体的辐射噪声，然后对降低上支撑定位带刚度条件下的拍击进行了振动噪声的分析，表明适当的降低刚度可以有效地控制活塞的拍击振动噪声。
作者：	张帆
专业：	动力机械及工程
导师：	韩振南
授予学位：	硕士
授予学位单位：	太原理工大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文