摩托車發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)振動分析_圖文

1、摩托車發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)振動分析摩托車發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)振動分析許 健 劉承科 賴曉麗(嘉陵工程技術(shù)研究院,重慶摘 要: 本文通過應(yīng)用Excite Power Unit 軟件,對我公司某款發(fā)動機(jī)整機(jī)進(jìn)行了動力學(xué)分析,主要包括發(fā)動機(jī)軸系分析、整機(jī)振動、整機(jī)噪聲分析。關(guān)鍵詞: 摩托車 發(fā)動機(jī) 結(jié)構(gòu) 振動主要軟件: AVL Excite Power Unit1、前言:摩托車NVH 研究現(xiàn)已成為行業(yè)內(nèi)各公司關(guān)注的重點(diǎn)。隨著摩托車噪聲法規(guī)的越來越嚴(yán),僅靠改進(jìn)發(fā)動機(jī)空濾器和消聲器是不夠的,發(fā)動機(jī)是主要噪聲源之一,除了進(jìn)排氣噪聲和燃燒噪聲外,發(fā)動機(jī)整機(jī)在各種激勵下產(chǎn)生的振動、輻射噪聲也占了比較大的貢獻(xiàn)量。此外,發(fā)動機(jī)也是整

2、車振動源之一,用戶對騎行舒適性要求的提高,也迫切需要了解摩托車發(fā)動機(jī)的動力學(xué)特性。通過發(fā)動機(jī)整機(jī)的動力學(xué)分析,對識別發(fā)動機(jī)噪聲源和改善摩托車振動具有重要意義。2、結(jié)構(gòu)模態(tài)分析對發(fā)動機(jī)進(jìn)行模態(tài)分析,可以了解各零部件和整機(jī)的固有特性,下面主要針對關(guān)注的曲軸系、傳動主軸和整機(jī)進(jìn)行了模態(tài)分析,以便了解是否有引起發(fā)動機(jī)共振的模態(tài)頻率,分析零部件和整機(jī)的剛度,模態(tài)振型。2.1 .1 曲軸系模態(tài)曲軸系模態(tài)曲軸系模態(tài)分析分析分析摩托車發(fā)動機(jī)曲軸的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較緊湊,該發(fā)動機(jī)是單缸發(fā)動機(jī),曲軸長度方向的尺寸比較小,彎曲模態(tài)占主導(dǎo)。圖1所示是曲軸在各XZ 、XY 平面內(nèi)的彎曲、扭轉(zhuǎn)模態(tài)。 圖1 曲軸系模態(tài)經(jīng)分析,

3、該發(fā)動機(jī)模態(tài)頻率均較高,在600Hz 以上,發(fā)生強(qiáng)烈共振的可能性很小。2.2 .2 傳動主傳動主傳動主動動軸模態(tài)模態(tài)摩托車的傳動箱和熱機(jī)部件是布置在一起的,曲軸動力通過離合器直接傳遞到傳動主軸上,對其進(jìn)行模態(tài)分析很有必要。圖2是傳動主軸模態(tài)之一。圖2 傳動主軸模態(tài)經(jīng)分析,傳動主軸也具有很高的固有頻率,達(dá)2301Hz 。2.3 .3 整機(jī)模態(tài)整機(jī)模態(tài)整機(jī)模態(tài)圖4是整機(jī)的三個模態(tài): 圖4 發(fā)動機(jī)整機(jī)模態(tài)分析整機(jī)模態(tài)后了解到發(fā)動機(jī)本體剛度很好,發(fā)動機(jī)變形的固有頻率達(dá)1000Hz 以上,10002000Hz 內(nèi),發(fā)動機(jī)以全局彈性模態(tài)為主,無局部模態(tài)的干擾,能很好地避免局部共振的發(fā)生,1000Hz 以下

4、,模態(tài)以懸掛長銷構(gòu)成的系統(tǒng)模態(tài)為主,發(fā)動機(jī)本體基本可視為剛性。3 整機(jī)動力學(xué)模擬及振動、噪聲分析3.1 .1 EXCITE EXCITE 模型模型 圖5 整機(jī)和曲軸EXCITE 3D 模型對發(fā)動機(jī)進(jìn)行整機(jī)動力學(xué)分析,模型如圖5所示,可求解出曲軸的轉(zhuǎn)速波動,為變速箱分析提供轉(zhuǎn)速波動邊界,能求解旋轉(zhuǎn)質(zhì)量和往復(fù)質(zhì)量間的平衡關(guān)系,以及掌握滾動軸承的工作狀況;3.2 .2 曲軸曲軸曲軸轉(zhuǎn)速波動及轉(zhuǎn)速波動及轉(zhuǎn)速波動及飛輪位移飛輪位移飛輪位移圖6 曲軸轉(zhuǎn)速波動及飛輪位移圖6中的曲軸轉(zhuǎn)速波動,經(jīng)分析發(fā)動機(jī)在中高速情況下,曲軸的轉(zhuǎn)速波動是合適的 隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的增加,特別是到6000rpm 以上,飛輪的振動也相

5、應(yīng)增加。3.3 主軸承力及動平衡圖7是曲軸主軸承力及計算的動平衡曲線,計算轉(zhuǎn)速為1000rpm ,無燃?xì)鈮毫d荷。 圖7 主軸承力及計算動平衡曲線3.4整機(jī)整機(jī)表面振動表面振動表面振動及噪聲及噪聲及噪聲分析分析通過整機(jī)動力學(xué)分析后,對結(jié)果做應(yīng)力恢復(fù),進(jìn)行了整機(jī)表面振動、噪聲的分析。 圖8 發(fā)動機(jī)表面法向速度圖8是發(fā)動機(jī)表面法向速度之一,經(jīng)分析,發(fā)動機(jī)7000rpm 以下發(fā)動機(jī)的垂向振動主要受一階往復(fù)慣性力的影響,至7000rpm 二階往復(fù)慣性力與一階往復(fù)慣性力的影響在振動表面速度的大小上持平,7000rpm 以上,二階往復(fù)慣性力對垂直振動的影響快速增大。表面噪聲計算頻率范圍03000Hz ,主要關(guān)注以中心頻率500、1000、2000Hz 的倍頻程結(jié)果。 4 結(jié)語從分析結(jié)果可以看出該發(fā)動機(jī)在振動噪聲方面設(shè)計良好,平衡重的大小和方向設(shè)計良好。通過