基于磁流变的发动机隔振系统动力学模型研究

论文摘要

随着内燃机的高速、大功率、轻型化,其振动噪声问题显得愈加严重,人们对振动噪声控制的要求却日益严格,因此人们对发动机振动问题的研究给予了更多的关注。通过对发动机的振动隔离的研究不仅会保护运载器本身的零部件不受破坏,还可以优化工作性能乃至延长运载器的使用寿命,防止振动对其他机载设备仪器的正常工作产生严重影响,可以极大地提高乘坐舒适性,并减少对周围的环境的干扰。论文在熟悉关于柴油机整机振动和轴系扭转振动分析、计算和试验测量的一般方法后,结合实验室的具体实验条件,对扬动YND485Q柴油机从整机振动方面进行了振动控制试验研究。论文概述了磁流变隔振器的研究现状,得到磁流变等智能材料是将来一段时间隔振器的主要研究方向的结论。分析了现在系统动力学模型的发展情况,了解到将发动机隔振系统动力学模型具体化,详细化是现在模型研究的主要趋势。论文在对发动机振动激励源分析的基础上,设计了车用YND485Q柴油机隔振试验台,针对所建立的试验台具体情况,在对试验系统进行合理抽象简化的基础上,构建了隔振试验系统的几何模型,建立了六自由度的发动机隔振系统动力学模型。论文还对橡胶隔振器和磁流变隔振器的本身性能进行了研究,分别得到了隔振器的动刚度和阻尼。分别对装有橡胶隔振器和磁流变隔振器的发动机进行实际测试,并对得到的数据进行处理,对比得到橡胶隔振器的隔振性能以及磁流变的隔振性能。整体表明具有变阻尼智能材料的磁流变隔振器在各个工况下都较橡胶隔振器有明显的隔振效果。再一次证实磁流变智能材料具有更好的性能,在汽车行业有着更为广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 磁流变隔振器国内外现状分析及发展趋势
• 1.3 发动机隔振模型研究相关现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本研究课题的目标和内容
• 第二章 柴油机隔振理论及隔振器性能研究
• 2.1 发动机隔振系统的隔振原理
• 2.2 发动机整机振动的控制方法
• 2.2.1 避免共振
• 2.2.2 减少振动响应——减振
• 2.2.3 控制振动的传递率——隔振
• 2.2.4 振动的主动控制
• 2.3 发动机隔振装置设计
• 2.3.1 隔振的设计步骤
• 2.3.2 发动机隔振装置参数的选择
• 2.3.3 橡胶减振块设计中应注意的事项
• 2.4 橡胶隔振器性能测试
• 2.4.1 橡胶减振器的种类及性能
• 2.4.2 橡胶隔振器性能（参数）测试
• 2.5 磁流变隔振器的台架试验
• 2.5.1 磁流变隔振器性能分析
• 2.5.2 磁流变隔振器的结构
• 2.5.3 磁流变隔振器的性能测试
• 第三章 发动机隔振试验台架的设计
• 3.1 发动机的激励源分析
• 3.1.1 气体压力
• 3.1.2 离心惯性力
• 3.1.3 往复惯性力
• 3.1.4 其他振动激励源
• 3.2 动力总成隔振系统的功能和设计原则
• 3.3 发动机隔振系统布置方式
• 3.4 隔振器位置的选择
• 3.5 试验台架支撑总体布局及零件设计
• 3.6 发动机试验台架的安装
• 第四章 发动机隔振系统动力学模型的建立
• 4.1 发动机机组振动分析的几何模型及理论前题
• 4.2 发动机振动分析
• 4.2.1 发动机的铅垂振动
• 4.2.2 回转力矩引起的发动机振动
• 4.2.3 发动机绕横轴的振动
• 4.2.4 发动机绕铅垂轴的振动和横向干扰力的振动
• 4.3 发动机在车架上的自由振动
• 4.3.1 发动机振动时的动能
• 4.3.2 发动机振动时的势能
• 4.3.3 发动机在车架上的自由振动微分方程
• 4.4 六自由度发动机隔振动力学模型
• 4.4.1 二自由度发动机隔振动力学模型
• 4.4.2 六自由度发动机隔振动力学模型
• 第五章 发动机隔振的试验分析
• 5.1 橡胶垫试验的数据处理
• 5.1.1 橡胶隔振器怠速工况加速度和力的数据对比
• 5.1.2 橡胶隔振器隔振前后数据对比
• 5.1.3 不同转速下的的数据对比
• 5.1.4 相同工况不同功率的试验数据对比
• 5.1.5 不安装隔振器的试验数据对比
• 5.2 磁流变隔振器的台架试验
• 5.2.1 发动机中等转速下磁流变隔振器变电流数据对比
• 5.2.2 发动机中高转速下磁流变隔振器变电流数据对比
• 5.2.3 磁流变隔振器与橡胶隔振器测试数据对比
• 5.2.4 智能控制磁流变隔振器与橡胶垫隔振性能对比
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望与不足
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果