【摘要】：伴隨工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等非道路移動機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展,非道路柴油機(jī)的市場空間也變得日益廣闊。非道路柴油機(jī)由于工作條件惡劣、負(fù)荷大、工況變化劇烈、功率范圍大,對柴油機(jī)的可靠性、加速性和經(jīng)濟(jì)性等都有較高的要求。隨著生活水平的不斷提高,用戶對于非道路柴油機(jī)的噪聲性能也提出了較高的要求。以某高壓共軌非道路柴油機(jī)為研究對象,采用測試與仿真分析的方法,系統(tǒng)研究了整機(jī)振動與噪聲特性,為四缸柴油機(jī)減振降噪設(shè)計(jì)提供了理論指導(dǎo)。基于有限元軟件對模型進(jìn)行有限元模型的搭建,結(jié)合模態(tài)測試,驗(yàn)證了機(jī)體有限元模型的正確性。分析了柴油機(jī)在不同的載荷激勵下的振動特性,對比整機(jī)臺階試驗(yàn),驗(yàn)證了多體動力學(xué)模型的可行性。結(jié)合整機(jī)多體動力學(xué)模型,分析發(fā)動機(jī)工作過程中主要激勵、不同平衡塊形式曲軸、活塞銷偏移量、氣門間隙以及主軸承間隙對于發(fā)動機(jī)振動噪聲的影響。最后結(jié)合整機(jī)的振動噪聲分析結(jié)果,提出了減振降噪的優(yōu)化措施研究主要結(jié)論如下：(1)機(jī)體與曲軸模態(tài)分析分析了機(jī)體、曲軸不同階次下的模態(tài)振型,利用ModelVIEW模態(tài)測試軟件,對發(fā)動機(jī)機(jī)體、曲軸進(jìn)行了模態(tài)測試,通過計(jì)算模態(tài)與試驗(yàn)?zāi)B(tài)對比,結(jié)果表明機(jī)體與曲軸各自試驗(yàn)?zāi)B(tài)與計(jì)算模態(tài)誤差小于5%,證明了機(jī)體與曲軸有限元模型準(zhǔn)確性。(2)整機(jī)振動與噪聲分析建立了閥系動力學(xué)模型、活塞動力學(xué)模型以及發(fā)動機(jī)整機(jī)動力學(xué)模型,計(jì)算得到閥系載荷、活塞敲擊力以及主軸承受力等激力,通過仿真整機(jī)的振動與噪聲特性,研究發(fā)動機(jī)表面節(jié)點(diǎn)振動情況。研究結(jié)果表明：不同頻段下,發(fā)動機(jī)氣缸蓋罩以及油底殼振動速度級較突出；在500-3000Hz范圍內(nèi),隨著頻率的增加,發(fā)動機(jī)表面振動加速度級總體上呈現(xiàn)降低的趨勢。發(fā)動機(jī)輻射聲功率隨轉(zhuǎn)速的增加而增加,其中油底殼表面輻射聲功率最大,其次為氣缸蓋罩;額定工況下的油底殼表面輻射聲功率占比例為43.1%,飛輪殼與氣缸蓋罩分別所占比例為23.2%與18.6%,齒輪室殼輻射聲功率占比例為7.1%；對比不同頻段聲壓級,整體上隨頻率的增大,綜合平均聲壓級減小,在523Hz頻率下聲壓級最大,最大值為85.23dB,1911Hz頻率下出現(xiàn)最小值,最小值為46dB。基于形貌優(yōu)化的方法,對油底殼進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,油底殼優(yōu)化后約束模態(tài)頻率有較大的提高,最大增加幅度達(dá)22.5%,振動加速度級減小了4dB以上。(3)整機(jī)振動與噪聲影響因素研究對比不同激振力的影響,隨著閥系載荷的加載,發(fā)動機(jī)在高頻區(qū)域振動速度級相應(yīng)增加。加載活塞側(cè)擊力后,發(fā)動機(jī)表面振動速度級明顯增加�；钊母唠A運(yùn)動激勵對于發(fā)動機(jī)上部振動影響較大。對比不同曲軸平衡塊方案的影響,中低頻段4塊平衡塊曲軸對應(yīng)的發(fā)動機(jī)表面速度級較小,而在中高頻段,4塊平衡塊曲軸對應(yīng)發(fā)動機(jī)振動速度級較大；8塊平衡塊曲軸對應(yīng)500-3000Hz范圍內(nèi)油底殼、氣缸蓋罩、齒輪室殼以及機(jī)體表面噪聲輻射聲功率較小。對比不同活塞銷偏置的影響,當(dāng)活塞銷偏置-1.6mm時,各部件振動加速度級和聲功率級最大,活塞銷偏置量為-1.2mm時,各部件振動加速度級與聲功率級最小。對比不同氣門間隙的影響,氣門間隙為0.15時各部件振動速度級和表面輻射聲功率級最小。對比不同軸承間隙的影響,當(dāng)軸承間隙為0.045mm時,各部件表面輻射聲功率最小。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK421

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本文編號：2572750