摩托车发动机动态激振力识别的实验技术研究

论文摘要

随着人们对摩托车驾乘舒适性的要求越来越高,摩托车发动机的振动噪声问题日趋成为焦点,有关发动机的振动测试及治理也成为相关领域的重要课题。因此有必要识别摩托车发动机在运行状态下的动态激振力,避免在摩托车减振降噪工程中的盲目性。本文在发动机刚体惯性参数识别的基础上进行发动机动态激振力识别的试验技术研究,使确定发动机的激振源和载荷传递路径成为可能,为优化载荷传递路径提供理论基础。首先,阐述了利用加速度FRF质量线理论识别刚体惯性参数的理论依据,分析了摩托车发动机的激振力产生机理,并介绍了三种识别发动机激振力的方法。其次,以某摩托车发动机为对象,在利用质量线理论识别刚体惯性参数的基础上,进行了刚体惯性参数识别误差分析,指出了响应点和激励点的选择是刚体惯性参数识别精度的关键。从矩阵分析角度出发,提出了提高刚体惯性参数识别精度的途径,并通过工程实例得以验证,为正确地进行刚体惯性参数识别奠定了基础。进行测取频率响应函数的试验;用MATLAB语言实现了在加速度FRF质量线理论基础上进行刚体惯性参数识别的程序包。搭建了发动机激振力测试台架,在发动机测试台架基座上正确地安装发动机激振力测试台架,在发动机点燃工况和测功机反拖工况下,分别对布置的四个测点进行了动态力的测试。通过直接测取与发动机刚性连接的台架激振力来获取发动机实际的激励力。利用力学原理,把四个测点的激振力转换到发动机重心位置,得到发动机激振力。摩托车发动机激振力识别给发动机悬置设计(悬挂布置和悬挂刚度)、发动机设计以及发动机故障诊断提供了依据,并为大排量摩托车发动机的开发和应用奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外发展趋势
• 1.3 本文主要研究内容
• 2 摩托车发动机动态激振力识别理论
• 2.1 刚体惯性参数识别方法
• 2.1.1 质量线理论
• 2.1.2 参考坐标系原点加速度计算
• 2.1.3 重心坐标的计算
• 2.1.4 重心坐标系的转动惯量和惯性积的计算
• 2.1.5 转动惯量主轴和主转动惯量的计算
• 2.2 激振力识别理论
• 2.2.1 发动机激励源分析
• 2.2.2 发动机激振力识别方法
• 2.3 本章小结
• 3 刚体惯性参数识别的试验研究
• 3.1 摩托车发动机频率响应函数测试
• 3.1.1 试验准备
• 3.1.2 获取质量线
• 3.2 响应点、激励点以及激励方向的测量
• 3.3 刚体惯性参数识别的误差分析
• 3.4 响应点的选择
• 3.4.1 响应点数目的选择
• 3.4.2 响应点位置的选择
• 3.5 激励点的选择
• 3.5.1 激励点位置和激励方向的选择
• 3.5.2 激励点数目的选择
• 3.6 发动机刚体惯性参数识别结果
• 3.7 本章小结
• 4 发动机动态激振力测试与识别
• 4.1 试验准备
• 4.1.1 试验设备与安装
• 4.1.2 测试工况
• 4.1.3 坐标系定义
• 4.2 试验结果及分析
• 4.2.1 发动机点燃工况测点激振力
• 4.2.2 发动机反拖工况测点激振力
• 4.2.3 测试结果分析
• 4.3 发动机质心处的动态激振力识别
• 4.3.1 激振力识别原理
• 4.3.2 点燃工况下的发动机重心处的动态激振力
• 4.3.3 测功机反拖工况下发动机重心处的动态激振力
• 4.4 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• B 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目