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轿车发起机油底壳的振荡噪声功能剖析与优化

摘要:用CAE方法分析某汽车柴油发动机油底壳的振动噪声性能。通过油底壳的模态分析、发动机多种工况下的频响分析、辐射噪声及隔声分析、自由场的1米噪声回放等系列仿真计算,从振动级

导言

轿车发起机噪声辐射首要来源于“薄壁结构”,例如油底壳、阀盖、正时齿轮罩。因为油底壳承受着相对居高的发起机缸体的鼓励,所以在发起机结构噪声中油底壳的奉献所占份额较显着。本文描绘了在轿车发起机油底壳开发规划前期、什物样件试制之前,用CAE 剖析手法对油底壳振荡噪声功能进行剖析与猜测,并辅导油底壳规划方案改善与优化,有效地下降产品开发危险,削减样件试制数量与次序而削减试制费用。

在理论上,只需鼓励频率规模从零扩展到无限大,那么体系的动态特性也就彻底确认,本文在没有发起机整机的三维数据但具有惯性参数时施加多工况下的虚拟力载荷作为输入,用频响法有效地模仿与剖析发起机油底壳的动态呼应。用鸿沟元办法进行自在场中油底壳的辐射噪声剖析,在油底壳顶部生成刚性面以避免油底壳内外表振荡引起的噪声搅扰。隔声剖析中使用声构耦合办法,声源类型为模仿扩散场的散布平面波。油底壳的声响质量特性首要经过场点的声响回放由人的片面感触来剖析和点评,场点的模仿声响信号经过发起机阶次盯梢办法取得,得到的声响质量片面点评成果能够应用于后续的成对比较法中。

作为优化规划成果,本文供给了平等资料的改善油底壳结构,从振荡级、辐射声、隔声、声响质量的核算剖析全面比较优化规划前、后油底壳的振荡噪声功能。

1 原油底壳辐射噪声的仿真

经过实验测验得到发起机整机的惯性参数,由此换算出油底壳之外部件的惯性参数并生成相应的质量单元, 用模态法进行多工况下的动力呼应剖析,,得到各转速下油底壳的振荡呼应,用阶次盯梢剖析油底壳的辐射噪声。

1.1 选用发起机整机惯性参数的模型树立

使用实验测得的发起机整机的惯性参数树立整机有限元模型,如图1 所示。


图1 发起机整机有限元模型

1.2 发起机整机模态核算剖析

发起机整机模态频率核算的理论布景是多自在度体系的自在振荡方程,其数学模型如下式(1)所示。

其间mij =mji , kij= kji。上式简化写成式(2)。

第i 阶固有频率如式(3)所示。

其间为对应于固有频率fi 的主振型阵,Ki 为第i 阶主刚度,Mi 为第i 阶主质量。

用Virtual Lab Noise&Vibration 模块进行发起机整机的模态核算,模态核算剖析上限截止频率是后续的动态呼应剖析上限截止频率的至少两倍以上。为了与改善后的油底壳结构相比较,暂无妨列出前十阶模态核算成果,如表1 所示,相关的油底壳各部位的界说如图2所示。


图2 油底壳各部位的界说

表1 原油底壳发起机整机前十阶模态核算成果

1.3 发起机整机动态呼应核算剖析

假定发起机整机受简谐鼓励,相应的动力学方程如式(4)所示。

M x″+ C x′+ K x = F(t) (4)

上式中M、C、K 分别为质量阵、阻尼阵、刚度阵;F(t)为力载荷;x″、x′、x 分别为加速度向量、速度向量、位移向量。

经过Virtual Lab 软件用模态法进行多工况下的发起机整机动态呼应核算。以结构振荡加速度作为油底壳的振荡点评参数,下面列出的图3 至图8 分别为某一转速下油底壳左边、右侧、前侧、前底部、后底部、斜坡部位某点的振荡加速度级频谱云图。


图3 原油底壳左边一点的法向振荡加速度级


图4 原油底壳右侧一点的法向振荡加速度级


图8 原油底壳斜坡部位法向振荡加速度级

减小结构振荡与下降结构声辐射并不共同,本文的第4 节将以操控结构自身振荡为方针对原油底壳进行优化,规划出一款减小结构自身振荡的油底壳结构。

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