车用柴油机机体刚度和动态特性与研究报告

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1、-车用柴油机机体刚度和动态特性研究陈健温晟范圣(三一集团有限公司上海市200121)【摘要】本文通过对机体的有限元分析计算，得出机体主要的频率分布情况，进而对机体的刚度进行分析。通过对机体的模态试验分析，来识别机体的某些固有的振动特性，在计算机上显示机体的变形分布和应力集中部位，验证有限元计算分析的结果。综合分析柴油机整机布置和结构特点，对机体的结构进行评价，提出局部的改进设计方案。根据改进后的机体计算机模型进行有限元重分析，验证机体改进的效果。结果表明，改进后的机体模型的刚度得到了很大的提高。【关键词】柴油机、刚度、动态特性、有限元分析、试验模态分析Rigidityan

2、dDynamicCharacteristicStudyforVehicleDieselEnginerBlockChenJianWenShengFanShengABSTRACT：ByFEMoftheblock,wehavegotthemainfrequencydistributionoftheblock,andanalyzetherigidityofit.Byexperimentationmodeanalysisoftheblock,todistinguishsomeinherentvibrationcharacteristics,toshowitsdistortiondi

3、stributionandwherethestressconcerntratedoftheblock,soastotestandverifytheresultofFEM.Accordingtoanalyzethearrangementandstructureofdieselenginecomprehensively,evaluatethestructureoftheblock,comeupwithdesignprogramforlocalimprovement.Accordingtomodifiedengineblockcomputermodel,redidFEAtote

4、standverifytheresultshowedthataftermodification.Theresultshowedthataftermodification,therigidityoftheengineblockmodelhadimprovementalot.Keywords:DieselEngine、Rigidity、DynamicCharacteristic、FEM、EMA1、前言当今汽车及内燃机的发展都集中在环境、能源、安全三大主题上，其产品开发也必须围绕环境、能源、安全这三大主题。汽车在给人类带来方便的同时，也给人类环境带来了严重污染，汽车的排放和噪声

5、成为环境的两大公害，所以汽车环保问题正日益成为科技人员所关注的焦点。控制汽车噪声的重点在发动机，发动机是汽车的主要噪声源。而机体又是柴油机整台机器的骨架与外壳，因此机体必须有足够的刚度和强度，以保证零部件的正确几何形状和零部件之间的正确配合关系。有研究表明，机体结构优化设计可使发动机噪声降低10分贝。传统的机体设计是用静载的方法或只考虑作用力为动载荷而不涉及零件本身的动态特性。实际上在动载荷作用下机体的变形不仅与作用力的大小有关，而且与作用力的频率以及机体的动态特性有关。所以，必须对机体进行结构分析，研究机体的刚度和动态特性。2、柴油机多工况动态变形特性试验研究2.1、柴

6、油机表面振动测试.---根据发动机的实际运行情况，我们在柴油机表面共布置了62个测点，以各测点总的振动速度均方根值作为振动能量的评价指标，对发动机振动状况进行分析比较，同时对选定特征点的振动信号进行频谱分析，以得出信号的频率结构，并指出振动能量最大的工况、频率成份及相应的机体部位。由试验可以得出，发动机振动能量主要分布在200Hz以下的低频成份，随着发动机转速的增加，高频振动成份增加。这是由于激励频率提高所造成的，与柴油机实际运转情况相对应。由试验结果可知，发动机振动能量最大的工况为额定功率点，而且振动能量的分布范围向高频扩展，使得发动机的噪声迅速增加。振动能量最集中的部

7、位为油底壳和高压油泵。高压油泵不仅随发动机一起振动，而且自身也要产生振动，因而其振动能量相应就比其它部位要高。振动最明显的部位为油底壳和发动机的裙部，发动机裙部的刚度相对较弱，其振幅较大，由于油底壳为薄钢板冲压而成，其刚度相对机体很小，不能对裙部的振动产生有效的约束，故而在裙部的带动下产生振动，且振动的能量较大，这个部位是噪声辐射最严重的部位之一。我们所测定的垂直表面振动速度的分布情况，不仅可以用来对发动机的振动状况进行相对比较评定，而且对今后做进一步的噪声源识别有着非常重要的意义。2.2、柴油机振动烈度测试表1振动烈度测试结