内燃机动力总成悬置系统振动分析及软件开发

发布时间：2017-09-15 21:07

  本文关键词：内燃机动力总成悬置系统振动分析及软件开发

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【摘要】：内燃机的振动是汽车振动的主要振源之一,其悬置系统的性能影响着整车的NVH性能。进一步分析内燃机的振动机理及其影响因素,促进内燃机振动理论的发展,为柴油机概念设计阶段提供正确的平衡设计方案,减少因传统事后补救方法带来的损失,不仅有利于进一步提高产品可靠性,而且可以极大地缩短设计制造周期,使重量、用料、结构达到最优化,增加企业经济效益。本文以某直列四缸机为研究对象,开展了以下研究工作:(1)通过对内燃机曲柄连杆机构的动力学分析,推导了直列式内燃机质心处的不平衡激励力的通用计算公式,为动态特性计算奠定基础。(2)建立内燃机动力总成悬置系统的六自由度刚体简化模型,采用能量解耦法,利用MATLAB编程求解得到系统的固有频率、振型和解耦率;然后选用频域分析法,施加不平衡激励力,进行受迫振动分析,得到悬置系统的质心处位移特性、传递率和振动烈度,为下一步振动规律的研究提供基础。(3)从悬置设计参数分析悬置系统自由振动,理论上推导了动力总成悬置系统的固有频率和解耦率对于悬置系统设计参数(悬置元件主刚度、安装位置和安装角度)的一阶灵敏度公式;从内燃机关键总体设计参数角度分析了悬置系统的受迫振动,得到了连杆长度和曲柄半径对悬置系统动态响应参数——质心位移、振动烈度和传递率的影响规律。(4)在以上工作的基础上,利用MATLB/GUI开发了一款动力总成悬置系统振动分析及优化软件,该软件能根据输入的动力总成悬置系统参数和实现悬置系统的模态特性计算和动态特性计算,同时还可以实现以降低振动烈度为目标的悬置系统优化。
【关键词】：内燃机 悬置系统 MATLAB 振动分析
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.13
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 动力总成悬置系统国内外研究现状11-15
• 1.2.1 悬置元件的国内外研究现状11-12
• 1.2.2 悬置系统设计的国内外研究现状12-13
• 1.2.3 悬置振动软件研究现状13-15
• 1.3 课题来源及研究内容15-16
• 1.3.1 课题来源15
• 1.3.2 主要研究内容15-16
• 1.4 技术路线16-17
• 2 内燃机动力总成悬置系统模型建立17-32
• 2.1 引言17
• 2.2 内燃机激励分析17-23
• 2.2.1 单缸机的激励力分析17-20
• 2.2.2 多缸机的激励力分析20-22
• 2.2.3 质心处不平衡激励力的推导22-23
• 2.3 内燃机动力总成悬置系统模型的建立23-29
• 2.3.1 悬置系统建模理论23-24
• 2.3.2 动力总成悬置系统的动能24-26
• 2.3.3 动力总成悬置系统的势能26-28
• 2.3.4 动力总成悬置系统的耗散能28
• 2.3.5 动力总成悬置系统数学模型28-29
• 2.4 动力总成悬置系统模型的求解29-31
• 2.5 本章小结31-32
• 3 内燃机动力总成悬置系统振动分析32-44
• 3.1 引言32
• 3.2 动力总成悬置系统参数32-34
• 3.2.1 动力总成质量参数33
• 3.2.2 悬置元件参数33-34
• 3.3 内燃机动力总成悬置系统模态特性计算34-38
• 3.3.1 内燃机动力总成悬置系统的固有频率计算34-35
• 3.3.2 内燃机动力总成悬置系统的模态解耦计算35-37
• 3.3.3 四缸机动力总成悬置系统的固有特性计算37-38
• 3.4 内燃机动力总成悬置系统动态特性计算38-43
• 3.4.1 某柴油机激励力分析38-40
• 3.4.2 内燃机动力总成悬置系统受迫振动分析40-41
• 3.4.3 悬置元件传递率分析41-42
• 3.4.4 基于振动速度的振动烈度的分析计算42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 4 内燃机动力总成悬置系统振动规律研究44-62
• 4.1 引言44
• 4.2 内燃机动力总成自由振动影响规律研究44-51
• 4.2.1 悬置系统固有频率灵敏度分析46-48
• 4.2.2 悬置系统解耦率灵敏度分析48-51
• 4.3 内燃机动力总成受迫振动影响规律研究51-61
• 4.3.1 动力总成悬置系统质心位移振动规律分析52-56
• 4.3.2 动力总成悬置系统振动烈度影响分析56-58
• 4.3.3 动力总成悬置系统传递率影响分析58-61
• 4.4 本章小结61-62
• 5 内燃机动力总成悬置系统振动分析软件的开发62-76
• 5.1 引言62
• 5.2 软件定义时期62-64
• 5.2.1 问题定义63
• 5.2.2 可行性研究63
• 5.2.3 需求分析63-64
• 5.3 软件开发时期64-75
• 5.3.1 概要设计65-67
• 5.3.2 详细设计67-71
• 5.3.3 应用实例71-75
• 5.4 本章小结75-76
• 6 总结与展望76-78
• 6.1 总结76-77
• 6.2 展望77-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果82-83
• 致谢83-84

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