柴油機(jī)結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測(cè)及其優(yōu)化控制的研究.pdf

1、振動(dòng)和噪聲已成為影響柴油機(jī)產(chǎn)品性能好壞的一個(gè)重要參數(shù)，對(duì)其振動(dòng)和結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測(cè)的研究已成為柴油機(jī)重要的研究課題。本文以4120SG型柴油機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)其結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測(cè)及其噪聲優(yōu)化控制進(jìn)行了一系列研究，提出了提高柴油機(jī)振動(dòng)和結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測(cè)精度的方法，進(jìn)行了柴油機(jī)聲學(xué)優(yōu)化的研究。 作者圍繞提高柴油機(jī)振動(dòng)和結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測(cè)精度，在機(jī)械激勵(lì)力仿真、結(jié)合面的有限元處理和整機(jī)有限元模型建立等方面進(jìn)行了深入研究。(1)采用多體動(dòng)力學(xué)方法對(duì)柴油機(jī)曲軸系

2、統(tǒng)和配氣機(jī)構(gòu)激勵(lì)力進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的集總參數(shù)法對(duì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化過(guò)多，仿真精度不高的缺點(diǎn)；為了提高曲軸系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真精度，研究了曲軸和機(jī)體的彈性變形對(duì)各種激勵(lì)力的影響，討論了潤(rùn)滑油動(dòng)力耦合效應(yīng)對(duì)主軸承載荷的影響；采用應(yīng)變法測(cè)量了配氣機(jī)構(gòu)的受力，試驗(yàn)驗(yàn)證了配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真方法的正確性和仿真結(jié)果的精度。(2)進(jìn)行了組合結(jié)構(gòu)結(jié)合面動(dòng)力學(xué)參數(shù)識(shí)別的理論研究，推導(dǎo)出含有結(jié)合面的組合結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程及其求解算法；以兩鋼板組成的含有結(jié)合面的組合結(jié)

3、構(gòu)為研究對(duì)象，進(jìn)行了基于實(shí)測(cè)傳遞函數(shù)的組合結(jié)構(gòu)結(jié)合面的試驗(yàn)研究和結(jié)合面參數(shù)識(shí)別研究；提出了結(jié)合面的有限元處理方法，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了各種處理方法的仿真精度。(3)研究了柴油機(jī)整機(jī)有限元?jiǎng)恿W(xué)模型的建立?；诓裼蜋C(jī)主要部件及組合結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析結(jié)果對(duì)相應(yīng)的有限元模型進(jìn)行了相關(guān)性分析，并對(duì)組合結(jié)構(gòu)有限元模型進(jìn)行了基于結(jié)構(gòu)特征靈敏度分析法的動(dòng)力學(xué)模型修正，保障了組合結(jié)構(gòu)有限元模型的準(zhǔn)確度；基于此，建立了完整的整機(jī)有限元模型，該模型不但包含了機(jī)

4、體、油底殼和氣缸蓋等主要部件，還考慮了齒輪室蓋板、曲軸箱側(cè)蓋板和挺桿室側(cè)蓋板等對(duì)結(jié)構(gòu)噪聲影響較大的結(jié)構(gòu)。 為了掌握柴油機(jī)振動(dòng)和噪聲特性，驗(yàn)證理論計(jì)算結(jié)果的有效性，進(jìn)行了相關(guān)的振動(dòng)和聲學(xué)試驗(yàn)研究。采用激光測(cè)振儀測(cè)量了柴油機(jī)的表面振動(dòng)，分析了柴油機(jī)表面振動(dòng)分布特性，測(cè)量了柴油機(jī)的聲功率級(jí)，采用聲強(qiáng)法進(jìn)行了柴油機(jī)輻射噪聲源識(shí)別的研究，識(shí)別出4120SG型柴油機(jī)主要輻射噪聲源，為其結(jié)構(gòu)噪聲優(yōu)化控制提供了方向。 采用有限元和邊界元

5、法進(jìn)行了柴油機(jī)整機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析和結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測(cè)。分析了不同工況下和不同激勵(lì)源作用下的柴油機(jī)振動(dòng)特性，對(duì)比了計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)。結(jié)果表明：在主要頻率處的整機(jī)表面振動(dòng)分布趨勢(shì)基本一致，單點(diǎn)振動(dòng)頻譜在1000Hz內(nèi)的分布較相似，振動(dòng)有效值相對(duì)誤差較小。分析了柴油機(jī)結(jié)構(gòu)噪聲相關(guān)聲學(xué)量的特性，對(duì)比了計(jì)算聲強(qiáng)和實(shí)測(cè)聲強(qiáng)在某頻率處的云圖，驗(yàn)證了計(jì)算結(jié)果的有效性。 對(duì)柴油機(jī)結(jié)構(gòu)噪聲優(yōu)化控制進(jìn)行了相關(guān)研究。結(jié)合柴油機(jī)噪聲源識(shí)別結(jié)果和結(jié)構(gòu)噪聲計(jì)算