16V620型柴油机振动测试和仿真及各激励力的振动分析

论文摘要

内燃机作为主要动力来源越来越广泛的应用于各个领域,结合人类对生活品质的更高要求,控制内燃机振动的重要性日益凸显出来。掌握各个激励源及其振动特性,用计算机仿真其作用结果并优化结果,是预测及控制内燃机振动的最为有效途径之一。本文以河南柴油机厂16V620型柴油机为研究对象,进行了有限元的频域振动仿真计算,分析结构的薄弱环节,考核研究方法的可行性。本文根据16V620柴油机的实际尺寸建立有限元模型并进行合理的简化,采用模态测试结果进行整机模型修正。根据内燃机动力学基本原理,利用实际测得的气缸压力计算气缸盖、气缸套和主轴承上的受力,将这三个激励力和已计算出的气阀落座力进行FFT变换,将各个力施加在相应的作用位置进行有限元频域计算。为验证计算方法的可靠性,进行了整机振动测量实验,将仿真结果与实验结果进行对比分析。结果表明在较低频段仿真结果能够较好的反映出振动分布情况,振动幅值上存在差距,在量级上并未出现较大差距；在较高频段时,仿真振动结果与实际测量的结果在振动分布上有一些出入。可以反映出此种有限元频域分析方法可以在较低频段能够准确的预测整机振动情况,并逐一分析了各个激励力所引起整机振动的情况。结果表明,燃烧作用力产生的振动,包括气缸压力和主轴承力,引起各个组件表面的振动最为剧烈,气阀落座力所引起的振动幅值其次,由活塞侧推力所引起的整机振动最小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 内燃机振动产生的机理
• 1.2.1 燃烧所引起振动的产生机理
• 1.2.2 机械振动产生机理
• 1.2.3 流体动力振动产生机理
• 1.3 国内外内燃机振动研究的现状
• 1.3.1 振动仿真研究的发展
• 1.3.2 振动测试研究的发展
• 1.4 本论文研究的主要内容
• 第2章 内燃机结构动力学模型建立与修正
• 2.1 内燃机结构模态测试分析
• 2.1.1 模态测试理论
• 2.1.2 实验目的及内容
• 2.1.3 实验方案及实验步骤
• 2.1.4 实验结果及分析
• 2.2 内燃机结构模态有限元分析
• 2.2.1 有限元模态分析理论
• 2.2.2 有限元模型建立
• 2.2.3 有限元模态分析结果
• 2.3 有限元模型验证及误差分析
• 2.3.1 模型可靠性验证
• 2.3.2 误差分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 内燃机振动测试及数据分析
• 3.1 测试目的及内容
• 3.1.1 测试目的
• 3.1.2 测试内容
• 3.2 实验方案及步骤
• 3.2.1 实验设备
• 3.2.2 测点布置
• 3.2.3 实验测试步骤
• 3.3 测试结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 内燃机整机有限元频域仿真计算分析
• 4.1 频域分析理论基础
• 4.1.1 有限元谐响应分析理论
• 4.1.2 时频转换分析
• 4.2 振源选择及计算
• 4.2.1 缸内气体压力
• 4.2.2 轴承受力
• 4.2.3 活塞侧推力
• 4.2.4 气阀落座力
• 4.3 激励加载
• 4.3.1 缸内压力施加
• 4.3.2 主轴承力施加
• 4.3.3 活塞侧推力施加
• 4.3.4 气阀落座力施加
• 4.4 边界条件施加
• 4.5 频域分析结果分析
• 4.6 误差分析
• 4.7 本章小结
• 第5章 不同激励源的振动分析及评价
• 5.1 燃烧产生的振动
• 5.2 配气机构振动
• 5.3 活塞侧推力引起的振动
• 5.4 各激励力振动贡献分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢