關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)NVH仿真

關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)NVH仿真-AVLEXCITE計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)NVH的EXCITE仿真

DrLan

建立在AVLEXCITE和有限元軟件的基礎(chǔ)上，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)NVH的不同關(guān)注內(nèi)容，簡(jiǎn)要地?cái)⑹鋈缦拢?/p>

一.發(fā)動(dòng)機(jī)懸置優(yōu)化

1.方法：懸置系統(tǒng)固有特性計(jì)算、解耦分析、多體動(dòng)力學(xué)強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算

2.軟件：EXCITE(發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算)、Matlab（或其它數(shù)學(xué)工具，方便地計(jì)算懸置系統(tǒng)固有特性）、有限元軟件（簡(jiǎn)易連桿和簡(jiǎn)單彈性體曲軸縮減）

3.計(jì)算總體時(shí)間：短（主要是因?yàn)閯?dòng)力總成可考慮成質(zhì)點(diǎn)或質(zhì)點(diǎn)組合，一般用3D的CAD模型測(cè)得，無(wú)需有限元網(wǎng)格）

4.輸入數(shù)據(jù)：

(1).懸置特性（試驗(yàn)測(cè)得）和位置：非線(xiàn)性剛度和阻尼

(2).發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)（缸徑、行程、轉(zhuǎn)速、燃?xì)鈮毫η€(xiàn)等）

(3).連桿和活塞質(zhì)量數(shù)據(jù)：快速產(chǎn)生簡(jiǎn)易模型

(4).曲軸（含飛輪、皮帶輪或扭振減振器等）：3維CAD模型，快速產(chǎn)生彈性體簡(jiǎn)易模型

(5).動(dòng)力總成質(zhì)量數(shù)據(jù)和基本幾何尺寸：剛性體模型，由質(zhì)點(diǎn)表述

5.結(jié)果評(píng)價(jià)：

(1).用Matlab構(gòu)建懸置發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算懸置系統(tǒng)固有頻率，計(jì)算臨界轉(zhuǎn)速、了解各方向的耦合狀況，分析解耦方案（通過(guò)改變懸置位置、懸置剛度、調(diào)整動(dòng)力總成質(zhì)量分布等等）

(2).EXCITE計(jì)算懸置發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)的振動(dòng)（三向的位移、速度、加速度），以及懸置力，避免發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)轉(zhuǎn)速工況內(nèi)的懸置共振，避免過(guò)大的懸置動(dòng)態(tài)變形，避免過(guò)大的懸置內(nèi)力

(3).EXCITE計(jì)算得到發(fā)動(dòng)機(jī)各處的位移結(jié)果，確保限位要求

6.模型難度：易（適用于整機(jī)廠和整車(chē)廠的懸置匹配方案制訂）

7.模型深度：

(1).考慮懸置系統(tǒng)特性（由試驗(yàn)測(cè)得的橡膠懸置或液壓懸置特性），方便修改懸置點(diǎn)位置和方向的定義，快速重新計(jì)算

(2).考慮多缸機(jī)的燃?xì)饬?、往?fù)和旋轉(zhuǎn)慣性力、傾覆力矩等

(3).考慮軸承間隙、高速飛輪陀螺效應(yīng)等非線(xiàn)性激勵(lì)的影響

(4).可考慮調(diào)整平衡率，或使用平衡軸等，定義方便

(5).結(jié)合底盤(pán)和整車(chē)懸架系統(tǒng)固有頻率（模態(tài)分析或試驗(yàn)），避免共振

(6).等

8.計(jì)算精度：適合于懸置的選擇和匹配，精度較高

二.發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)（即動(dòng)力總成）振動(dòng)優(yōu)化

1.方法：動(dòng)力總成等有限元模態(tài)分析、彈性體多體動(dòng)力學(xué)強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算

2.軟件：EXCITE(發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算)、有限元軟件（動(dòng)力總成、簡(jiǎn)易連桿和簡(jiǎn)單彈性體曲軸縮減）

3.計(jì)算總體時(shí)間：較長(zhǎng)（主要是動(dòng)力總成的有限元網(wǎng)格劃分）

4.輸入數(shù)據(jù)：

(1).懸置特性（試驗(yàn)測(cè)得）和位置：可考察非線(xiàn)性剛度和阻尼特性

(2).發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)（缸徑、行程、轉(zhuǎn)速、燃?xì)鈮毫η€(xiàn)等）

(3).連桿和活塞質(zhì)量數(shù)據(jù)：快速產(chǎn)生簡(jiǎn)易模型

(4).曲軸（含飛輪、皮帶輪或扭振減振器等）：三維CAD模型，快速產(chǎn)生彈性體簡(jiǎn)易模型

(5).動(dòng)力總成有限元網(wǎng)格和縮減：包括機(jī)體、缸頭、缸蓋、油底殼、附件等

5.結(jié)果評(píng)價(jià)：

(1).結(jié)構(gòu)模態(tài)有限元分析，特別關(guān)注動(dòng)力總成在1000Hz以?xún)?nèi)的Global模態(tài)成分及其臨界轉(zhuǎn)速，分析它們對(duì)懸置和發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)可能帶來(lái)的影響

(2).EXCITE計(jì)算獲得懸置發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)的振動(dòng)（三向的位移、速度、加速度）、懸置力等結(jié)果，同時(shí)還可進(jìn)行軸系扭振、曲軸和機(jī)體強(qiáng)度、液體動(dòng)力學(xué)軸承計(jì)算、整機(jī)噪聲分析等，是一個(gè)較為完整的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力學(xué)模型

(3).避免在發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)轉(zhuǎn)速工況內(nèi)的系統(tǒng)共振，避免過(guò)大的懸置動(dòng)態(tài)變形，避免過(guò)大的懸置內(nèi)力，還可評(píng)價(jià)整機(jī)振動(dòng)烈度等相關(guān)內(nèi)容

(4).本EXCITE計(jì)算得到的整機(jī)振動(dòng)響應(yīng)，考察了懸置發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)固有特性、彈性體動(dòng)力總成模態(tài)、激勵(lì)頻率成分及其強(qiáng)度，以及它們之間可能的耦合關(guān)系等

6.模型難度：中（國(guó)內(nèi)已有多家進(jìn)行了成功計(jì)算，適用于發(fā)動(dòng)機(jī)廠的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)控制，整車(chē)廠的高精度的懸置匹配分析等）

7.模型深度：

(1).定義橡膠懸置或液壓懸置特性（特性本身由試驗(yàn)測(cè)得）

(2).考察動(dòng)力總成模態(tài)的影響，包括懸置布置、整機(jī)質(zhì)量布置、整機(jī)剛度狀況、模態(tài)和頻率狀況

(3).考慮多缸機(jī)的燃?xì)饬?、往?fù)和旋轉(zhuǎn)慣性力、傾覆力矩，以及軸承間隙、高速飛輪陀螺效應(yīng)等非線(xiàn)性激勵(lì)的影響

(4).可考慮調(diào)整平衡率，或使用平衡軸等，定義較為方便

(5).結(jié)合底盤(pán)或汽車(chē)懸架系統(tǒng)的固有頻率（模態(tài)分析或試驗(yàn)），避免共振

(6).其它內(nèi)容：軸系扭振、曲軸和機(jī)體強(qiáng)度、液體動(dòng)力學(xué)軸承計(jì)算、整機(jī)噪聲分析，等

8.計(jì)算精度：適合于發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)計(jì)算分析，懸置匹配計(jì)算等，精度高

三.發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)和底盤(pán)耦合振動(dòng)優(yōu)化

1.方法：動(dòng)力總成、底盤(pán)等有限元模態(tài)分析、彈性體多體動(dòng)力學(xué)強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算

2.軟件：EXCITE(發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算)、有限元軟件（底盤(pán)、動(dòng)力總成、簡(jiǎn)易連桿和簡(jiǎn)單彈性體曲軸縮減）

3.計(jì)算總體時(shí)間：很長(zhǎng)（主要是動(dòng)力總成和部分底盤(pán)的有限元網(wǎng)格劃分，以及整車(chē)懸架系統(tǒng)參數(shù)的獲取等。也可以降低模型深度，見(jiàn)下面模型深度中的敘述）

4.輸入數(shù)據(jù)：

(1).懸置特性（試驗(yàn)測(cè)得）和位置：可考察非線(xiàn)性剛度和阻尼特性

(2).車(chē)輛底盤(pán)懸架系統(tǒng)剛度阻尼等基本參數(shù)（需試驗(yàn)獲得）

(3).發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)（缸徑、行程、轉(zhuǎn)速、燃?xì)鈮毫η€(xiàn)等）

(4).連桿和活塞質(zhì)量數(shù)據(jù)：快速產(chǎn)生簡(jiǎn)易模型

(5).曲軸（含飛輪、皮帶輪或扭振減振器等）：三維CAD模型，快速產(chǎn)生彈性體簡(jiǎn)易模型

(6).動(dòng)力總成和底盤(pán)有限元網(wǎng)格和縮減等

5.結(jié)果評(píng)價(jià)：

(1).為了解發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)對(duì)操控性的影響，特別關(guān)注發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)(Matlab)、整車(chē)懸架系統(tǒng)(Matlab)、底盤(pán)模態(tài)(FEA)、發(fā)動(dòng)機(jī)模態(tài)(FEA)、載荷頻率特性(EXCITE)、整機(jī)振動(dòng)響應(yīng)(EXCITE)之間的相互關(guān)系

(2).EXCITE強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算結(jié)果獲得：懸置發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)的振動(dòng)（三向的位移、速度、加速度），以及懸置力，進(jìn)行懸置綜合隔振分析

(3).在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，避免懸置系統(tǒng)的低頻共振，避免過(guò)大的懸置動(dòng)態(tài)變形，避免過(guò)大的懸置內(nèi)力等

(4).在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，避免底盤(pán)或汽車(chē)懸架系統(tǒng)的低頻共振

(5).在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，避免發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)或懸置支架等的中頻共振

6.模型難度：難（國(guó)外有客戶(hù)進(jìn)行過(guò)分析）

7.模型深度：

(1).如果僅關(guān)注整車(chē)懸架系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)的低頻耦合狀態(tài)，可將發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤(pán)用剛體模型代替（無(wú)需發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤(pán)的有限元模型），模型深度大大降低，便于初期方案的快速制訂，也便于模型修改

(2).關(guān)注整車(chē)懸架系統(tǒng)剛體模態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)剛體模態(tài)、彈性底盤(pán)模態(tài)、特性動(dòng)力總成模態(tài)、激勵(lì)頻率和強(qiáng)度等的綜合影響。其中：整車(chē)懸架系統(tǒng)和底盤(pán)模態(tài)特性，包括整車(chē)質(zhì)量和懸架剛度布置等；動(dòng)力總成模態(tài)特性，包括懸置布置、整機(jī)質(zhì)量布置、整機(jī)剛度狀況、模態(tài)和頻率狀況等

(3).考慮多缸機(jī)的燃?xì)饬Α⑼鶑?fù)和旋轉(zhuǎn)慣性力、傾覆力矩等；以及軸承間隙、高速飛輪陀螺效應(yīng)等非線(xiàn)性激勵(lì)的影響；可考慮調(diào)整平衡率，使用平衡軸等

(4).進(jìn)一步：對(duì)于柔性底盤(pán)的模型，可進(jìn)行底盤(pán)振動(dòng)速度級(jí)的計(jì)算，分析噪聲輻射的狀態(tài)

(5).等

8.計(jì)算精度：適合于車(chē)輛中發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)及其對(duì)底盤(pán)振動(dòng)影響的分析，精度中（取決于底盤(pán)有限元模型和整車(chē)懸架系統(tǒng)的精度）

四.曲軸箱和油底殼噪聲

1.方法：動(dòng)力總成等有限元模態(tài)分析、彈性體多體動(dòng)力學(xué)強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算

2.軟件：EXCITE(發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算)、有限元軟件（動(dòng)力總成、簡(jiǎn)易連桿和簡(jiǎn)單彈性體曲軸縮減）

3.計(jì)算總體時(shí)間：較長(zhǎng)（主要是動(dòng)力總成的有限元網(wǎng)格劃分）

4.輸入數(shù)據(jù)：

(1).發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)（缸徑、行程、轉(zhuǎn)速、燃?xì)鈮毫η€(xiàn)等）

(2).連桿和活塞質(zhì)量數(shù)據(jù)：快速產(chǎn)生簡(jiǎn)易模型

(3).曲軸（含飛輪和皮帶輪等）：3維CAD模型，快速產(chǎn)生彈性體簡(jiǎn)易模型

(4).動(dòng)力總成有限元網(wǎng)格和縮減：包括機(jī)體、缸頭、缸蓋、油底殼、附件等

5.結(jié)果評(píng)價(jià)：

(1).結(jié)構(gòu)模態(tài)有限元分析，特別關(guān)注500-3000Hz頻帶內(nèi)的全局和局部模態(tài)

(2).EXCITE計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的激勵(lì)力（軸承力和力矩等），避免發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)轉(zhuǎn)速工況內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的表面速度

6.模型難度：中（國(guó)內(nèi)已有多家進(jìn)行了成功計(jì)算）

7.模型深度：

(1).了解油底殼模態(tài)、機(jī)體模態(tài)、和激勵(lì)的關(guān)系，避免強(qiáng)烈共振的發(fā)生

(2).考慮多缸機(jī)的燃?xì)饬?、往?fù)和旋轉(zhuǎn)慣性力、傾覆力矩、軸承間隙等的影響

(3).等

8.計(jì)算精度：適合于油底殼的噪聲優(yōu)化，精度高

五.配氣傳動(dòng)機(jī)構(gòu)向發(fā)動(dòng)機(jī)表面?zhèn)鬟f的輻射噪聲

1.方法：動(dòng)力總成等有限元模態(tài)分析、彈性體多體動(dòng)力學(xué)強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算

2.軟件：EXCITE(發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算)、有限元軟件（動(dòng)力總成、簡(jiǎn)易連桿和簡(jiǎn)單彈性體曲軸縮減）、TYCON（配氣機(jī)構(gòu)激勵(lì)源計(jì)算）

3.計(jì)算總體時(shí)間：較長(zhǎng)（主要是動(dòng)力總成的有限元網(wǎng)格劃分、TYCON計(jì)算）

4.輸入數(shù)據(jù)：

(1).配氣傳動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)（TYCON計(jì)算：閥系形式、傳動(dòng)形式、凸輪型線(xiàn)、零部件質(zhì)量剛度等）

(2).發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)（缸徑、行程、轉(zhuǎn)速、燃?xì)鈮毫η€(xiàn)等）

(3).連桿和活塞質(zhì)量數(shù)據(jù)：快速產(chǎn)生簡(jiǎn)易模型

(4).曲軸（含飛輪和皮帶輪等）：3維CAD模型，快速產(chǎn)生彈性體簡(jiǎn)易模型

(5).動(dòng)力總成有限元網(wǎng)格和縮減：包括機(jī)體、缸頭、缸蓋、油底殼、附件等

5.結(jié)果評(píng)價(jià)：

(1).TYCON動(dòng)力學(xué)計(jì)算評(píng)價(jià)

(2).結(jié)構(gòu)模態(tài)有限元分析，特別關(guān)注500－3000Hz內(nèi)的模態(tài)

(3).EXCITE計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，配氣傳動(dòng)系的激勵(lì)噪聲，避免產(chǎn)生局部噪聲過(guò)大

6.模型難度：中（國(guó)內(nèi)已有多家進(jìn)行了成功計(jì)算）

7.模型深度：

(1).與TYCON聯(lián)合計(jì)算，考慮閥系和傳動(dòng)系的激勵(lì)影響

(2).改善凸輪型線(xiàn)，減小凸輪機(jī)構(gòu)的激勵(lì)

(3).減小皮帶、或鏈條、或齒輪傳動(dòng)對(duì)機(jī)體的激勵(lì)力

(4).提高相應(yīng)部位剛度等

8.計(jì)算精度：適合于配氣機(jī)構(gòu)激勵(lì)傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)表面的響應(yīng)分析，即表面輻射噪聲分析，精度高

六.活塞敲擊氣缸向向發(fā)動(dòng)機(jī)表面?zhèn)鬟f的輻射噪聲

1.方法：動(dòng)力總成等有限元模態(tài)分析、彈性體多體動(dòng)力學(xué)強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算

2.軟件：EXCITE(發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算)、有限元軟件（動(dòng)力總成、簡(jiǎn)易連桿和簡(jiǎn)單彈性體曲軸縮減）、GLIDE（活塞缸套敲擊力計(jì)算）

3.計(jì)算總體時(shí)間：較長(zhǎng)（主要是動(dòng)力總成的有限元網(wǎng)格劃分，GLIDE計(jì)算）

4.輸入數(shù)據(jù)：

(1).GLIDE的活塞二次運(yùn)動(dòng)計(jì)算，獲得活塞對(duì)缸套的激勵(lì)力

(2).發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)（缸徑、行程、轉(zhuǎn)速、燃?xì)鈮毫η€(xiàn)等）

(3).連桿和活塞質(zhì)量數(shù)據(jù)：快速產(chǎn)生簡(jiǎn)易模型

(4).曲軸（含飛輪和皮帶輪等）：3維CAD模型，快速產(chǎn)生彈性體簡(jiǎn)易模型

(5).動(dòng)力總成有限元網(wǎng)格和縮減：包括機(jī)體、缸頭、缸蓋、油底殼、附件質(zhì)點(diǎn)等

5.結(jié)果評(píng)價(jià)：

(1).整機(jī)模態(tài)有限元分析，特別關(guān)注500－3000Hz內(nèi)的模態(tài)

(2).EXCITE計(jì)算活塞敲擊對(duì)噪聲的貢獻(xiàn)

(3).修正活塞型線(xiàn)、活塞銷(xiāo)偏移量、活塞間隙、活塞剛度等，減小活塞二次運(yùn)動(dòng)對(duì)缸套的激勵(lì)

6.模型難度：中（國(guó)內(nèi)已有多家進(jìn)行了成功計(jì)算）

7.模型深度：

(1).與GLIDE聯(lián)合計(jì)算

(2).考慮活塞對(duì)缸套的二次運(yùn)動(dòng)高頻激勵(lì)力（敲擊力）、以及燃?xì)饬Α⑼鶑?fù)和旋轉(zhuǎn)慣性力等

(3).減小活塞敲擊、調(diào)整機(jī)體相應(yīng)部位的剛度，改變傳遞路徑，等

8.計(jì)算精度：適合于活塞敲缸噪聲分析，精度高

七.變速箱結(jié)構(gòu)表面輻射噪聲

1.方法：變速箱等有限元模態(tài)分析、彈性體多體動(dòng)力學(xué)強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算

2.軟件：EXCITE(發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算)、有限元軟件（動(dòng)力總成、變速箱、簡(jiǎn)易連桿和簡(jiǎn)單彈性體曲軸縮減）；TYCON（變速箱的齒輪嚙合力的計(jì)算，或由其它方法獲得）

3.計(jì)算總體時(shí)間：較長(zhǎng)（主要是動(dòng)力總成和變速箱的有限元網(wǎng)格劃分，TYCON變速箱計(jì)算）

4.輸入數(shù)據(jù)：

(1).變速箱參數(shù)，檔位設(shè)定等

(2).發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)（缸徑、行程、轉(zhuǎn)速、燃?xì)鈮毫η€(xiàn)等）

(3).連桿和活塞質(zhì)量數(shù)據(jù)：快速產(chǎn)生簡(jiǎn)易模型

(4).曲軸（含飛輪和皮帶輪等）：三維CAD模型，快速產(chǎn)生彈性體簡(jiǎn)易模型

(5).動(dòng)力總成有限元網(wǎng)格和縮減：包括機(jī)體、缸頭、缸蓋、油底殼、附件質(zhì)點(diǎn)

(6).飛輪殼和變速箱等有限元網(wǎng)格和縮減

5.結(jié)果評(píng)價(jià)：

(1).TYC