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原文传递混合动力乘用车发动机正时齿形链系统振动噪声分析

论文题名：	混合动力乘用车发动机正时齿形链系统振动噪声分析
关键词：	混合动力乘用车;发动机;正时齿形链系统;振动噪声
摘要：	本论文结合国家对于汽车行业“节能减排”的要求，在混合动力用发动机正时齿形链系统布局的基础上，分析其振动噪声。在国家自然科学基金项目“齿形链的变异机理及其关键设计技术（No.51775222）”和吉林省科技发展计划重点研发项目“乘用车混合动力用发动机正时链系统关键技术研究（No.20200401136GX）”的共同支持下进行研究。本文结合混合动力乘用车发动机正时齿形链系统具体工况，在其结构设计的基础上建立物理模型。首先对其动力学特性及刚柔耦合多体动力学特性进行分析，再运用有限元分析方法、模态分析方法、频率响应分析方法等对其振动特性进行研究，最后运用声辐射分析方法进行了其噪声特性的研究。论文的研究结果对该正时齿形链系统的后续优化提供了参考，同时本文的研究方法也对其他布置形式的发动机正时齿形链系统的设计分析有着一定的借鉴作用。　　本论文在正时齿形链系统各部件结构形式以及系统整体布置形式的基础上建立了系统整体的物理模型，并结合某混合动力乘用车发动机具体工作状态及其工作特性对混合动力用乘用车发动机正时齿形链系统工作时的边界条件进行了分析。基于分析得到的工况，在动力学分析软件RecurDyn中对其进行了边界条件的添加，得到了动力学分析模型，并进一步获得了其刚柔耦合分析模型。在不同转速下对系统进行了多体动力学分析及刚柔耦合分析，获得了系统的链板运动轨迹、链板角速度、瞬时传动比等动力学特性参数以及系统瞬时应力状态等刚柔耦合特性，并且提取了数据为后续振动分析做准备。动力学分析结果表明系统运动时并无明显波动现象，具有较好的动力学特性以及运动平稳性，刚柔耦合分析结果表明系统具有较好的刚度和强度，不会因正常运行而发生结构破坏。　　基于振动结构模态分析方法，在有限元分析软件AnsysWorkbench中，对建立好的正时齿形链系统物理模型进行了网格划分操作，得到了其有限元分析模型。依据分析得到的系统工况对有限元分析模型进行边界条件的添加，并基于多体动力学分析所得到的数据，依次进行了静力学分析、模态分析和频率响应分析。经由静力学分析获得了系统的静力学应力云图及变形状况，其结果表明系统具有较好的强度和刚度，同时也为模态分析提供了预应力。通过有预应力的模态分析获得了系统的前20阶固有频率和模态振型，结果表明振动多发生在系统的松紧边上。经由频率响应分析得到系统的动力学-频率响应曲线，分析发现曲线在160Hz、280Hz、600Hz、880Hz、1080Hz等频率下存在峰值，峰值频率均为危险频率，将其与系统正常运行频率对比发现系统平稳运行时并不易发生共振。　　最后，在振动分析的基础上运用LMSVirtual.Lab建立了系统的声学边界元模型并进行了声辐射仿真分析。分析得到了正时齿形链系统的声压分布云图和声压-频响曲线等噪声特性，其结果显示噪声主要出现在链轮以及系统松紧边附近，噪声值符合GB-1495-2002中规定的噪声标准，且声压-频响曲线的峰值与动力学-频响曲线峰值出现位置一致。分析结果证明了该正时齿形链系统具有较好的噪声特性，同时也验证了振动分析的准确性。　　本论文所进行的混合动力汽车正时齿形链系统振动噪声分析，可以对后续正时齿形链系统的减振降噪研究提供参考。
作者：	杨泽宇
专业：	机械工程
导师：	程亚兵
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2022