发动机壳体噪声辐射预测研究

论文摘要

随着我国车辆噪声限值法规日趋严格,作为机动车辆主要噪声源的发动机的噪声问题也显得日趋突出。而作为发动机表面主要辐射噪声源的壳体零件的振动噪声控制就成为一个急需解决的问题。为了满足壳体零件低噪声的要求,就必须采取相应措施来分析和预测发动机壳体表面声场特性,这样不仅可以为降低机体表面辐射噪声提供合理的理论依据和行之有效的设计方案,还可以减少模具的开发周期和费用,节省人力、物力,节约设计成本,提高产品经济性及市场竞争力。本文以某四轮摩托车发动机为研究对象,对其右侧变速器端盖表面辐射噪声进行了深入研究,预测分析了其表面辐射噪声的声场特性,并提出了控制其表面辐射噪声的有效措施。首先本文通过发动机表面近场声强试验,对某四轮摩托车发动机进行了噪声源识别分析,发现其右侧变速器端盖向外辐射出大量噪声,为其主要噪声源之一。针对这一问题,运用有限元相关分析软件MSC.PATRAN/NASTRAN建立了其结构的有限元模型,对其进行了理论模态分析,结果与试验模态结果基本一致,表明所建立的分析模型合理,能有效的反映该壳体零件的结构动态特性。然后对该端盖进行了频率响应分析,分析其表面振动响应情况。最后利用SYSNOISE声学分析软件对其进行了噪声辐射预测分析,其噪声预测结果与声强试验结果基本一致,表明该分析方法确实可信。在此基础上,找出了影响其结构噪声的相关因素,对该壳体结构提出了合理的修改方案,并对改进后的结构进行了噪声辐射预测分析。改进前后的模态、频率响应和噪声辐射预测分析结果表明:通过在合适的部位添加加强筋、增加厚度及提高结构阻尼等改进措施,可有效的改善壳体结构的动态特性,降低振动,从而使其结构噪声得以有效地控制和改善。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 发动机壳体噪声辐射预测研究的重要性及意义
• 1.3 国内外现状综述
• 1.4 本课题的研究目的、内容及技术路线
• 2 声场分析的基本理论和方法
• 2.1 理想流体媒质中的声波方程
• 2.2 有限元基本理论
• 2.3 边界元法基本理论
• 2.4 有限元、边界元的应用
• 2.4.1 MSC.Nastran 简介及应用
• 2.4.2 SYSNOISE 简介及应用
• 2.4.3 SYSNOISE 运用的计算方法
• 3 某摩托车噪声源识别与分析
• 3.1 发动机噪声源识别与分析
• 3.2 发动机近场声强实验
• 3.3 发动机表面振速实验
• 3.4 小结
• 4 右侧变速箱端盖动力响应分析及噪声辐射预测分析
• 4.1 右变速箱盖模态分析
• 4.1.1 右侧变速器箱盖理论模态分析
• 4.1.2 右侧变速器箱盖实验模态分析
• 4.2 右箱盖频率响应分析
• 4.3 右箱盖结构噪声场预测
• 4.3.1 边界元模型的建立
• 4.3.2 噪声场预测分析
• 4.4 小结
• 5 结构参数变化对噪声辐射的影响
• 5.1 结构刚度变化对变速器箱盖壳体辐射声场的影响
• 5.1.1 改进后的模态分析结果
• 5.1.2 动力响应分析
• 5.1.3 噪声辐射预测分析
• 5.2 结构阻尼对壳体噪声辐射的影响
• 5.2.1 动力响应分析
• 5.2.2 噪声辐射预测分析
• 5.3 小结
• 6 结论
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文