发动机振动培训课件

1、发动机振动发动机振动源发动机从属装置振动扭转振动发动机振动CAE分析1发动机振动第1页组成细节基础发动机I4, V6, , 尺寸, 铭牌传送铭牌, 5-6 速率发动机硬件FEADPowersteering, 交流发电机, AC凸轮表面材料前表面材料, 设计排气歧管Manicats w/阻尼器和隔热罩进气歧管油盘类型发动机性能动力 / 扭矩动力装置主要结构部件2发动机振动第2页动力设备 NVH传递通道结构噪声. 传输路径:安装和转动限制器排气装置支架空气动力噪声. 传输路径发动机机体 歧管表面流动噪声. 传输路径进气歧管喷嘴排气歧管喷嘴流体噪声. 传输路径动力导向系统冷却系统 (AC, 变速器,

2、 )3发动机振动第3页发动机噪声和振动源气体压力扭矩惯性扭矩不平衡力及运动x发动机振源燃烧机械振动部件曲轴系振动阀系振动附件振动发动机机体振动4发动机振动第4页原因: 因为汽缸内气体压力不一样发动机点火 (燃烧) 脉冲: 气体压力发动机振源5发动机振动第5页发动机点火脉冲 : 气体压力xFsFpFsFpFpFpFpFpFsFsFs只有气体力 - 无质量作用力是来自汽缸内压力 p气体力 Fp 在支架上抵消只有气体压力扭矩是合成得: xFs作用在曲轴和支架上扭矩大小相等方向相反.发动机振源6发动机振动第6页发动机点火脉冲 : 气体压力支架上扭矩与曲轴上扭矩相等 里形式是周期性功效,它每一转重复一次

3、不过对于4冲程发动机循环来说,汽缸内压力每两转重复一次所以, 扭矩TG是曲轴转角周期性功效, 伴伴随一个周期性2倍曲轴转数重复这个压力包含很多次序 : , 1, 1, 2, xFpFpFpFpFsFsFs发动机振源7发动机振动第7页在曲轴每转发生点火数4-冲程发动机发动机点火阶次:1 缸发动机: 点火阶次: 阶次2 缸发动机: 点火阶次: 1st 阶次4 缸发动机: 点火阶次: 2nd 阶次6 缸发动机: 点火阶次: 3rd 阶次点火频率 发动机转速 600 rpm 6000 rpm不等比如: 4 缸发动机, 点火 (2nd 阶次) 频率: f = 20 Hz 200 Hz 6 缸发动机, 点

4、火 (3rd 阶次) 次序:f = 30 Hz 300 Hz8发动机振动第8页发动机转速 (rpm)6000频率 (Hz)1003001st 阶次3rd 阶次例: 6-缸发动机参考: 发动机阶次: 发动机速度: 频率6th 阶次6009发动机振动第9页发动机阶次: 彩色平面图瀑布平面图10发动机振动第10页发动机阶次: 彩色平面图与发动机阶次无关噪声由系统共振造成 11发动机振动第11页123456789总体来说, 总扭矩会在全部 阶次曲柄产生谐波 这中间许多将会在与其它汽缸结合过程中被抵消总扭矩和部件12发动机振动第12页因为发动机往复 (活塞和连杆) 或者旋转 (曲轴和曲柄) 质量 .活塞

5、平移运动被转化成曲轴旋转运动汽缸数越多, 力就越平衡也更轻易平衡发动机惯性力 /运动/扭矩lr发动机振源13发动机振动第13页xlr1st 阶次2nd 阶次发动机惯性阶次: 数学表示式基础运动学14发动机振动第14页xlrm惯性不平衡力力沿着活塞轴线力与旋转质量和裂纹扩展速度二次方成百分比 两大阶次: 第一阶次和第二阶次单缸发动机振源15发动机振动第15页惯性不平衡力多缸F1F2F3FN两个附加汽缸曲柄角汽缸 I 减汽缸 #1 曲柄角是:例: 3缸, N=3:123发动机振源16发动机振动第16页惯性不平衡运动F1F2F3FN汽缸平面总运动 力使汽缸平面产生运动即使多缸不平衡力消除了, 运动也

6、不会消除发动机振源17发动机振动第17页曲轴轴系振动阀系振动由曲轴产生振动是扭转振动 活塞敲击声不是发动机振动主要起源 , 不过 活塞敲击产生噪声在低速发动机上很轻易就能识别阀系振动不是发动机振动一个主要起源 , 不过阀系噪声在空转时很轻易就能识别出来发动机振动分解附件振动 : 转向助力油泵, 散热器,起动机, 发动机机体振动发动机振动经过发动机隔振器传递到汽车车身发动机振源18发动机振动第18页扭转振动与曲轴相连接部件 : 曲轴连杆和活塞曲轴滑轮正时 带/链 传动附件带传动飞轮或者 半转矩变换器变速器和主动轴什么是扭转振动?扭转振动由曲轴产生19发动机振动第19页扭转振动系统扭转振动可能影响

7、以下辅助系统工作曲轴耐久性皮带耐久性 和 附件 NVH 性能正时链/带 耐久性和 NVH齿轮系冲击噪声和耐久性汽车车身低频轰鸣 (低频噪声 80 Hz) 和隔室噪声扭转振动造成问题曲轴共振曲轴应力集中和破坏20发动机振动第20页在系统自然频率内扭转激励造成曲轴系统共振扭转振动阻尼器 降低了这些振动振幅. 这预防了曲轴损坏和降低了发动机噪声和振动 扭转振动阻尼器阻尼器橡胶阻尼器液压阻尼器使用弹性单元去连接另一个惯性再增加一个度降低了特殊频率振幅扭转振动21发动机振动第21页扭转振动橡胶阻尼器简单扭振阻尼器双模态阻尼器扭振和弯曲阻尼器 扭转和轴向22发动机振动第22页扭转振动液力阻尼器液力阻尼器结

8、构惯性圈聚硅酮液体外壳23发动机振动第23页轴扭转刚性测定和惯性质量运动以及裂纹 throw元件固有频率计算, 本征值和发动机速度临界 受迫振动计算: 全部发动机运行条件扭转振动振幅曲轴零件临界扭转应力 各种各样阻尼器模型 (橡胶, 粘性 和弹簧), 2质量 阻尼器阻尼器特征最优化 阻尼器热损耗计算 曲轴扭转振动计算扭转振动24发动机振动第24页发动机振动 CAE分析多体系统 (集总质量) 模型模拟全部滑动和转动部件整体运动计算作用力有限元模型分析结构模式和频率分析结构动力响应结构缩小方法 (SAM)分析结构表面速度发动机振动 CAE25发动机振动第25页阀系受力包含阀座撞击力阀门弹簧座受力

9、凸轮轴承受力 多体系统 (集总质量) 模型发动机振动 CAE集总质量模型通常被建立在ADAMS.发动机集总质量模型包含 工艺轴模型和阀系模型 这些模型目标是计算作用在发动机机体上力,这些力来自机械和燃烧负荷曲柄力包含:主轴承力活塞侧向推力汽缸顶部所受力26发动机振动第26页发动机振动 CAE有限元分析动力设备模态分析动力设备隔离基准传动系统和轴分析取得模态频率和 附件装置模态振动响应用来预计发动机隔振器上振动 /横向转动节气门属于表面辐射分析面速度27发动机振动第27页燃烧压力负荷主轴承负荷活塞侧向推力负荷有限元分析来自工艺轴系负荷/力发动机振动 CAE来自阀系负荷/力阀门开启和关闭时撞击 ,

10、阀系受力由链/带运动或者齿轮传动造成变速器里齿轮系受力,传动系统反馈力和运动28发动机振动第28页发动机振动 CAE整个动力设备FEA在动力设备隔离分析中,刚性动力设备用来 简化分析.实际上,挠性动力设备模态与刚性模态不一样动力设备模态要满足动力设备隔离要求在 动力设备模型与传动系统连接以后,它能够用来分析整个动力系统模态动力设备 FE 模型 通常包含 附件装置和 支架, 它们模态频率和模态能够轻易地取得. 29发动机振动第29页FWD : 纵向弯曲FWD : 横向弯曲发动机振动 CAE整个动力设备FEA30发动机振动第30页发动机变速器螺栓附加螺栓被加在发动机油盘底部 ,变速器也增加了肋厚度和增加了主支撑肋增加bosses去支撑肋增加肋替换了下面支架,10mm厚动力装置振动 CAE模态调整和最优化例31发动机振动第31页在变速器里被改变变频器外壳厚度造成在全部垂面上弯曲频率增加了2-5 Hz, 横向和扭转模态.在变速器箱体上增加肋来增加纵向弯曲刚度例模型调整和最优化动力装置振动 CAE32发动机振动第32页例: 调查研究动力导向泵装置NVH共振频率附件设备振动一些附件装置被安