摩托車發(fā)動機結構振動分析_圖文

1、摩托車發(fā)動機結構振動分析摩托車發(fā)動機結構振動分析許 健 劉承科 賴曉麗(嘉陵工程技術研究院,重慶摘 要: 本文通過應用Excite Power Unit 軟件,對我公司某款發(fā)動機整機進行了動力學分析,主要包括發(fā)動機軸系分析、整機振動、整機噪聲分析。關鍵詞: 摩托車 發(fā)動機 結構 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)各公司關注的重點。隨著摩托車噪聲法規(guī)的越來越嚴,僅靠改進發(fā)動機空濾器和消聲器是不夠的,發(fā)動機是主要噪聲源之一,除了進排氣噪聲和燃燒噪聲外,發(fā)動機整機在各種激勵下產(chǎn)生的振動、輻射噪聲也占了比較大的貢獻量。此外,發(fā)動機也是整

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)動機的動力學特性。通過發(fā)動機整機的動力學分析,對識別發(fā)動機噪聲源和改善摩托車振動具有重要意義。2、結構模態(tài)分析對發(fā)動機進行模態(tài)分析,可以了解各零部件和整機的固有特性,下面主要針對關注的曲軸系、傳動主軸和整機進行了模態(tài)分析,以便了解是否有引起發(fā)動機共振的模態(tài)頻率,分析零部件和整機的剛度,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)動機曲軸的特點是結構比較緊湊,該發(fā)動機是單缸發(fā)動機,曲軸長度方向的尺寸比較小,彎曲模態(tài)占主導。圖1所示是曲軸在各XZ 、XY 平面內(nèi)的彎曲、扭轉模態(tài)。 圖1 曲軸系模態(tài)經(jīng)分析,

3、該發(fā)動機模態(tài)頻率均較高,在600Hz 以上,發(fā)生強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2301Hz 。2.3 .3 整機模態(tài)整機模態(tài)整機模態(tài)圖4是整機的三個模態(tài): 圖4 發(fā)動機整機模態(tài)分析整機模態(tài)后了解到發(fā)動機本體剛度很好,發(fā)動機變形的固有頻率達1000Hz 以上,10002000Hz 內(nèi),發(fā)動機以全局彈性模態(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)以懸掛長銷構成的系統(tǒng)模態(tài)為主,發(fā)動機本體基本可視為剛性。3 整機動力學模擬及振動、噪聲分析3.1 .1 EXCITE EXCITE 模型模型 圖5 整機和曲軸EXCITE 3D 模型對發(fā)動機進行整機動力學分析,模型如圖5所示,可求解出曲軸的轉速波動,為變速箱分析提供轉速波動邊界,能求解旋轉質(zhì)量和往復質(zhì)量間的平衡關系,以及掌握滾動軸承的工作狀況;3.2 .2 曲軸曲軸曲軸轉速波動及轉速波動及轉速波動及飛輪位移飛輪位移飛輪位移圖6 曲軸轉速波動及飛輪位移圖6中的曲軸轉速波動,經(jīng)分析發(fā)動機在中高速情況下,曲軸的轉速波動是合適的 隨著發(fā)動機轉速的增加,特別是到6000rpm 以上,飛輪的振動也相

5、應增加。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,計算轉速為1000rpm ,無燃氣壓力載荷。 圖7 主軸承力及計算動平衡曲線3.4整機整機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動力學分析后,對結果做應力恢復,進行了整機表面振動、噪聲的分析。 圖8 發(fā)動機表面法向速度圖8是發(fā)動機表面法向速度之一,經(jīng)分析,發(fā)動機7000rpm 以下發(fā)動機的垂向振動主要受一階往復慣性力的影響,至7000rpm 二階往復慣性力與一階往復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 ,主要關注以中心頻率500、1000、2000Hz 的倍頻程結果。 4 結語從分析結果可以看出該發(fā)動機在振動噪聲方面設計良好,平衡重的大小和方向設計良好。通過