发动机台架快速对接小车有限元模态分析.pdf

《发动机台架快速对接小车有限元模态分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、陈顺章杜玮珂李海波杨晓娜姚云伟：发动机台架快速对接小车有限元模态分析15发动机台架快速对接小车有限元模态分析FEMModalAnalysisforRapidDockingTrolleyofEngineTestBench陈顺章杜玮珂李海波杨晓娜姚云伟(东风汽车股份有限公司商品研发院)[摘要]以自主开发设计的发动机台架快速对接小车为研究对象，通过有限元模态分析比较几种不同结构方案下的固有频率及振型，避免其与发动机共振。[关键词]有限元模态分析传递函数Keywords：FEMmodalanalysisTransfe

2、rfunction传统的发动机台架试验室进行发动机台架准备时间通常需要2—3天，包括发动机安装、传感器安装、管路安装以及测功机与发动机联轴的对中工作；发动机试验快速对接小车的使用可以将这些工作移植到在试验准备区进行，小车上配备相应的油水电的快速接头，发动机上下台架只需几十分钟即可，降低台架的空闲率。而快速对接小车车体结构将影响小车的模态，从图1、图2国内外小车车体结构我们可以看出两者的区别：国外小车车体主体框架采用方钢焊接而成，支持发动机支撑腿的横梁采用矩形钢铣槽加工而成，总体结构轻便，柔性较大；国内小车车体

3、主体框架采用整体浇注铣削加工而成，支持发动机支撑腿的横梁采用铸钢铣槽加工而成，总体结构笨重，刚度很大。图1国外某企业快速对接小车围2国内某企业快速对接小车本文结合国内外快速对接小车使用情况．针对自主开发设计的发动机台架快速对接小车几种不同结构方案进行有限元模态分析，研究各种结构方案下的小车主体框架固有频率与发动机发火频率的关系，指导发动机快速对接小车方案设计。1发动机(含悬置)系统及快速对接小车系统振动原理分析1．1发动机台架快速对接小车结构及使用环境发动机快速对接小车主要包括：小车主体框架、发动机前后支撑腿

4、、定位导轨、冷却液恒温、中冷恒温、电器组件、压力测量模块、油液手动对接板及铝型材框架等组成。在进行发动机台架试验时．发动机通过整车悬置与快速对接小车前后支撑腿固定，快速对接小车被整体推至台架试验间。发动机与测功机通过传动联轴器连接。因此在进行快速16内燃机与配件2013年第10期对接小车设计时需要对其进行模态分析，防止发动机与快速对接小车发生共振。嬲量模块组件电器组件～后支持量铬型材框絮定位导孰部件手动对接定板茼支撑盛中冷恒薯部件崮3快透对疆小车结构1．2发动机(含悬置)系统及快速对接小车系统模型简化发动机与

5、快速对接小车可简化为一个双质量振动系统(如图4所示)：m：为发动机质量，K：为发动机(含整车悬置)刚度，C。为整车悬置橡胶垫阻尼，f2为发动机点火频率；m，为快速对接小车质量，K。为快速对接小车刚度，f。为小车系统固有频率。图4发动机(含悬置)系统及快速对攫小车系统模型面化1．3快速对接小车振源激励分析发动机在快速对接小车上的振动有6个方向的自由度，实际上只有3个自由度是重要的：f11由于垂直方向未平衡的力产生在活塞运动方向的垂直振动；f2)由于转矩周期性变化引起的绕曲轴方向的转动：f3)由于不同缸之间活塞连

6、杆组的未平衡垂直力引起发动机前后端的转动。1．4发动机快速对接小车固有频率要求根据不同阻尼比下的传递函数图(如图5所示)可知：要使发动机与快速对接小车不产生共振，则快速对接小车模态固有频率要求f。

7、此快速对接小车在满足刚度要求的条件下，小车此3个方向的模态频率应尽量接近并小于17．6Hz。1．5发动机激励力的传递四缸发动机一阶往复惯性力自身是平衡的．以某四缸发动机为例(如表1所示)，计算不同发动机转速下的发动机二阶往复惯性力、振动传递率及振动传递力。表1某发动机基本参数某发动机基本参数参数单位数值发动机质量kg286发动机往复惯性质量mjkg1．5019曲柄半径rmO．05l曲柄一连杆比入0．33悬置系统自振频率Hz10悬置系统阻尼比0．05根据发动机二阶往复惯性力公式：pj=4mjr(1)2hcos2

8、a(1)则某四缸发动机特征转速下的二阶往复惯性力、振动传递率及振动传递力如表2：2发动机台架快速对接小车框体有限元模态分析2．1快速对接小车框体方案描述陈顺章杜玮珂李海波杨晓娜姚云伟：发动机台架快速对接小车有限元模态分析17表2某发动机二阶往复惯性力、振动传递率及振动传递力发动机转速二阶往复惯性力振动传递率小车支撑(rpm)往复惯性力发火频率(％)腿受力(N)(N)(Hz)80028402716．9