柴油机油底壳NVH分析及试验

通过有限元法对工程机械用柴油机油底壳的动态特性进行分析,获得了油底壳的模态频率及振型,根据分析结果提出对油底壳的结构改进措施,并对改进后的油底壳进行了模态分析,模态分析结果表明:改进后的油底壳由于增加了刚度使模态频率密度减小,因而减少了发生共振的可能性.发动机整机振动与噪声的测试结果证明了有限元分析的结论.     

基于拓扑优化和形状优化的低噪声齿轮室罩盖设计

为了降低发动机齿轮室罩盖的噪声辐射,进行了齿轮室罩盖的噪声频谱分析和模态分析,确定了齿轮室罩盖噪声主要频率区域,使用HyperWorks/Optistruct软件,采用拓扑优化和形状优化的方法,对第5阶移频和重量最小为目标进行了优化设计.优化后的齿轮室罩盖重量减轻了0.46 kg,第5阶模态频率被移出了危险区域,其余各阶模态频率均得到了提高.声学模拟计算结果表明:在1 600～1 700 Hz频率区域内,优化后的齿轮室辐射噪声得到明显降低.     

船用柴油机油底壳薄壁结构低噪声设计方法研究

船用柴油机油底壳尺寸大、壁厚薄,导致其模态频率低、局部振动响应大。针对油底壳结构声学优化设计进行研究。首先建立了多目标优化函数,将油底壳实测振动速度作为计算激励力输入,对油底壳横截面、内部横隔板、纵隔板、角钢等进行结构优化设计。优化结果显示:在油底壳部件尺寸不变的情况下,其第一阶模态由56.6 Hz上升至122.71 Hz;振动速度响应由22.5(mm·s-1)降至10.5(mm·s-1),显著改善了油底壳的刚度和振动响应特性。     

某柴油机油底壳异响问题分析与改进

针对某柴油机进行整车长里程耐久试验时油底壳发生"嗡嗡"异响的问题,通过噪声实测并结合有限元分析,对油底壳异响的原因进行了分析.分析结果表明,在加满机油状态下的油底壳系统一阶模态不满足油底壳的噪声设计要求,油底壳的共振带被激励起,产生了振动噪音.针对该问题,提出了几种油底壳设计优化措施,如加厚油底壳、在内部或外侧增加肋板等优化措施.通过样件在整车实测,结合工艺可行性,最终选择在油底壳内部增加肋板作为优化方案,解决了该柴油机油底壳异响问题.     

基于ABAQUS的油底壳模态分析及结构优化

发动机油底壳在激振力作用下容易产生共振,进而导致疲劳破坏以及产生辐射噪声,最终降低发动机的性能。针对上述问题,目前的研究中通常在油底壳侧面布置加强筋来提高其刚度,从而避免共振。但这种方法对于底壳较浅的油底壳不太适用且较为繁琐。我们提出了基于油底壳动态特性进行局部加厚的方法,对此类油底壳进行结构优化。优化结果表明:在质量变化仅2%的情况下使第二阶频率提高了10.19%,降低了发生共振的可能性,同时也为其他薄壳类零件的结构优化提供了参考。     

基于模态分析的船用柴油机油底壳结构优化

以某船用柴油机油底壳为研究对象,采用有限模态分析方法,研究单因素结构变化对比分析不同结构布置及参数对动态特性的影响,为结构优化提供参考,证明并利用了模态振型的正交性,完成了油底壳的优化设计。针对优化后油底壳开展了有限元与试验模态分析方法,相应模态振型的模态频率偏差较小,装机状态油底壳具有良好的动态特性,模态频率能完全避开柴油机最高转速的激励频率,避免了发动机运行时共振的可能。     

柴油机油底壳噪声优化控制

以一台四缸增压柴油机的油底壳为研究对象,通过建立该油底壳的有限元模型,并利用ANSYS软件对其进行有限元模态分析。然后采用材料优化和结构优化改进措施,对油底壳噪声进行优化控制,最后通过噪声对比试验验证其降噪效果。结果表明,优化改进后,油底壳的固有频率和模态振型都得到了改善,其近声场声压级降低了1.87dB（A）,发动机整机噪声声功率级降低了0.62dB（A）,达到了一定的降噪效果,同时对壳类薄壁零件的降噪工作具有一定的指导意义。     

采用实验模态扩展技术研究油底壳的辐射噪声

采用了振动实验数据的模态扩展技术研究油底壳的辐射噪声.通过油底壳的少量振动测量数据和油底壳有限元模态分析相结合的方法计算了油底壳的振动响应,减小了单独采用有限元法计算结构振动响应时由激励和阻尼等参数引入的误差,提高了油底壳振动响应的计算精度;确认了油底壳振动响应计算的可靠性后,通过边界元方法计算得到了油底壳的辐射噪声.     

基于LMS Virtual.Lab的油底壳辐射噪声预测分析

随着以仿真计算为主的振动噪声控制技术应用于产品结构设计的日益成熟,仿真技术对发动机油底壳的表面辐射噪声预测分析起到了越来越大的作用.本文根据油底壳实体模型建立了有限元分析模型,通过模态分析确定了主要振动位置,利用ANSYS谱分析得到了表面振动位移,采用直接边界元法利用LMS Virtual.Lab软件分析了油底壳外场辐射噪声,并探讨了油底壳含油量及肋板结构对辐射噪声的影响.     

面向多目标拓扑优化的薄壁件辐射噪声优化设计

为了研究薄壁件辐射噪声对内燃机噪声的影响,以冲压油底壳为研究对象,将拓扑优化、有限元分析、频响分析、辐射噪声仿真以及消声室振动测试结果集成一体,取油底壳安装位置振动载荷作为输入,进行流固耦合模态参与因子、振动响应计算,获得声辐射频谱;以改善油底壳辐射噪声声压级为最终目标,选取贡献量大的多阶模态固有频率和共振频率下多振动响应峰值为目标关联序列,归一化处理确定加权因子,多目标形貌优化使全频段整体优化效果提升;通过对油底壳结构优化方案进行验证,证明该方法切实可行。结果表明:面向多目标拓扑优化的方法避免了传统设计的单纯依赖设计经验或模仿竞品柴油机结构的盲目性,可用于指导柴油机噪声、振动与声振粗糙度的正向设计。     

基于HyperWorks的柴油机油底壳拓扑优化设计

油底壳是柴油机的主要结构噪声辐射部件,也是最具结构减重潜力的关键部件之一。针对某型大功率柴油机,运用特征化实体建模技术,利用HyperWorks-Optistruct软件平台,开展了基于拓扑优化的该柴油机油底壳模态分析和结构改进设计。为有效提高其结构刚度,建立了以结构质量最轻为优化目标、油底壳固有频率提高20%为约束函数的拓扑优化设计模型。优化后的油底壳重量有了明显降低,前5阶固有频率也有了不同程度的提高,实现了移频和减重的结构改进设计目标,并给出了油底壳结构材料的最优分布图。为有效提高油底壳的结构刚度,进而改善柴油机整机的结构辐射噪声,奠定了基础。     

基于有限元的柴油机油底壳加强板的振动分析与结构控制

本文采用有限元分析和实验模态分析方法对带有加强板的油底壳的振动进行分析。在该模型基础上，通过改变该模型的加强板结构来进行改进。结果表明，改变加强板结构可以减小油底壳的振动，进而降低了发动机的噪声。     

内燃机镁、铝铸件NVH性能比较研究

以某型号汽油机油底壳为例,运用有限元/边界元法对相同体积的镬、铝合金结构各自的NVH性能进行对比分析.首先运用自由悬挂的支撑方式对油底壳进行了模态识别试验,并对结构进行了表面振动测试和噪声识别,发现结构在1400 Hz左右振动最为剧烈.仿真方面,用有限元法计算了铝合金油底壳模态频率,计算值和试验值吻合较好,而相同结构镁舍金油底壳固有频率比原油底壳稍低;频响计算结果表明,相同激励下镁合金油底壳由于材料优良的阻尼性能结构响应小于铝合金油底壳;最后运用边界元法进行噪声辐射分析结果显示,镁合金油底壳噪声总声功率级低于铝合金油底壳噪声总声功率级.     

基于流固耦合和模态参与因子的低噪声油底壳优化设计研究

进行了流固耦合油底壳模型的振声预测,结果与试验吻合较好。结合模态参与因子和声功率级曲线确定了优化目标,采用多目标形貌优化对油底壳进行低噪声结构优化设计,通过合理增添加强筋,优化后总辐射声功率级降低了2.1dB。对塑化后的PA66工程塑料油底壳进行了噪声预测,与原金属油底壳相比,塑料油底壳减重30%,噪声降低了3.4dB,综合性能优异。研究结果表明:对油底壳进行结构优化和塑化均取得明显降噪效果,为低噪声油底壳设计提供了新思路。     

基于结构刚度灵敏度分析的油底壳结构改进

采用结构参数灵敏度分析的方法,对油底壳部分区域进行了模态频率变化的考察,并根据考察结果进行了结构改进和试验研究.结果表明:结构灵敏度分析方法能够快速准确地判断结构参数的主要影响因素,结构改进后的油底壳能够降低噪声1 dB(A)左右,表面振动同样具有不同程度的下降.     

柴油机发动机噪声测试与分析

我们利用LMS噪声振动测试系统,对汉马动力10.5L柴油机的整体噪声水平进行了测试实验。结果表明,随着发动机负荷的增加,发动机的1 m平均噪声声压级在中低负荷时增加趋势平缓,高负荷时增加趋势较明显。在不同负荷下,发动机的1 m平均噪声声压级随着发动机转速的增加而增加。在转速为1 000～1 400 r/min的范围内,发动机平均噪声声压级增长平缓,说明发动机中速运行平稳。实验测试数据表明该款发动机油底壳处的声压级最高,对发动机噪声声压级贡献最明显,发动机顶部、左前、左后、右前以及右后侧的声压级较低,对发动机噪声声压级的贡献较小。同时测试数据表明,此款柴油机的噪声主要来源于中低频噪声,频率主要分布于300～6 000 Hz范围内。发动机在满负荷不同转速工作时,机械噪声大于燃烧噪声,随着加速过程的进行,每个位置的噪声声压级都增大,在不同载荷状态下,发动机加速过程运行较为平稳,无明显的噪声峰值出现,其中以半载加速最为平稳。     

梯形框架对发动机缸体结构振动和噪声的影响

针对400 kW以上大功率柴油发动机,在采用多种方法减振降噪后,为进一步减振降噪,尝试借鉴300 kW以下中小型发动机采用在缸体底部安装梯形框架达到减振降噪目的的方法。台架试验表明:梯形框架对提高缸体底部的刚度,降低缸体底部的振动效果明显,梯形框架对抑制缸体裙部中部的振动没有效果;安装梯形框架对抑制油底壳的振动最明显。梯形框架降低发动机整体噪声不明显,但有使发动机噪声减小的趋势。     

微型客车发动机的噪声控制

采用整车分别运行法获得发动机排气噪声、发动机燃烧噪声、发动机机械噪声、变速器噪声及其它噪声源噪声,分析发现发动机噪声是整车的主要辐射源,对发动机油底壳和消声器进行了一系列改进。结果表明,改进后的油底壳总成振型有明显改善,各阶频率较改进前有较大的提高,不同转速下,插入损失有较大程度的提高,而功率损失有不同程度的降低,车外加速噪声由原来的77.55d B降到73.28d B,降低了4.27d B。     

发动机油底壳辐射噪声预测方法的研究

介绍了对发动机油底壳进行噪声预测的两种方法。通过振动速度法，估算了油底壳辐射的声功率级。用FEM／BEM方法进行预测时，考虑了油底壳中润滑油的耦合作用，并对耦合情况与非耦合情况的计算结果进行了比较，表明耦合作用对油底壳的振动有较大影响，并与声强法测量的油底壳左右两侧的声强图进行了比较，声强分布基本一致。结论：FEM／BEM方法是预测发动机油底壳辐射噪声的有效方法。     

某发动机前端轮系张紧器异响分析及改进

针对某发动机前端轮系张紧器在特定转速下的异响问题,通过仿真与试验,分析异响产生原因并进行结构优化。对张紧器进行模态仿真分析,发现张紧器螺旋弹簧的一阶轴向伸缩变形模态频率为347 Hz,与理论计算的异响转速相关频率(344 Hz)非常接近。拆解发生异响的张紧器,发现张紧器第二圈弹簧与壳体底部卡槽凸台发生干涉,产生摩擦噪声。设计优化方案并进行可靠性试验验证,试验结果表明:卡槽凸台高度降低1 mm,可有效降低异响噪声。