摩托车发动机结构振动分析_图文

1、摩托车发动机结构振动分析摩托车发动机结构振动分析许 健 刘承科 赖晓丽(嘉陵工程技术研究院,重庆摘 要: 本文通过应用Excite Power Unit 软件,对我公司某款发动机整机进行了动力学分析,主要包括发动机轴系分析、整机振动、整机噪声分析。关键词: 摩托车 发动机 结构 振动主要软件: AVL Excite Power Unit1、前言:摩托车NVH 研究现已成为行业内各公司关注的重点。随着摩托车噪声法规的越来越严,仅靠改进发动机空滤器和消声器是不够的,发动机是主要噪声源之一,除了进排气噪声和燃烧噪声外,发动机整机在各种激励下产生的振动、辐射噪声也占了比较大的贡献量。此外,发动机也是整

2、车振动源之一,用户对骑行舒适性要求的提高,也迫切需要了解摩托车发动机的动力学特性。通过发动机整机的动力学分析,对识别发动机噪声源和改善摩托车振动具有重要意义。2、结构模态分析对发动机进行模态分析,可以了解各零部件和整机的固有特性,下面主要针对关注的曲轴系、传动主轴和整机进行了模态分析,以便了解是否有引起发动机共振的模态频率,分析零部件和整机的刚度,模态振型。2.1 .1 曲轴系模态曲轴系模态曲轴系模态分析分析分析摩托车发动机曲轴的特点是结构比较紧凑,该发动机是单缸发动机,曲轴长度方向的尺寸比较小,弯曲模态占主导。图1所示是曲轴在各XZ 、XY 平面内的弯曲、扭转模态。 图1 曲轴系模态经分析,

3、该发动机模态频率均较高,在600Hz 以上,发生强烈共振的可能性很小。2.2 .2 传动主传动主传动主动动轴模态模态摩托车的传动箱和热机部件是布置在一起的,曲轴动力通过离合器直接传递到传动主轴上,对其进行模态分析很有必要。图2是传动主轴模态之一。图2 传动主轴模态经分析,传动主轴也具有很高的固有频率,达2301Hz 。2.3 .3 整机模态整机模态整机模态图4是整机的三个模态: 图4 发动机整机模态分析整机模态后了解到发动机本体刚度很好,发动机变形的固有频率达1000Hz 以上,10002000Hz 内,发动机以全局弹性模态为主,无局部模态的干扰,能很好地避免局部共振的发生,1000Hz 以下

4、,模态以悬挂长销构成的系统模态为主,发动机本体基本可视为刚性。3 整机动力学模拟及振动、噪声分析3.1 .1 EXCITE EXCITE 模型模型 图5 整机和曲轴EXCITE 3D 模型对发动机进行整机动力学分析,模型如图5所示,可求解出曲轴的转速波动,为变速箱分析提供转速波动边界,能求解旋转质量和往复质量间的平衡关系,以及掌握滚动轴承的工作状况;3.2 .2 曲轴曲轴曲轴转速波动及转速波动及转速波动及飞轮位移飞轮位移飞轮位移图6 曲轴转速波动及飞轮位移图6中的曲轴转速波动,经分析发动机在中高速情况下,曲轴的转速波动是合适的 随着发动机转速的增加,特别是到6000rpm 以上,飞轮的振动也相

5、应增加。3.3 主轴承力及动平衡图7是曲轴主轴承力及计算的动平衡曲线,计算转速为1000rpm ,无燃气压力载荷。 图7 主轴承力及计算动平衡曲线3.4整机整机表面振动表面振动表面振动及噪声及噪声及噪声分析分析通过整机动力学分析后,对结果做应力恢复,进行了整机表面振动、噪声的分析。 图8 发动机表面法向速度图8是发动机表面法向速度之一,经分析,发动机7000rpm 以下发动机的垂向振动主要受一阶往复惯性力的影响,至7000rpm 二阶往复惯性力与一阶往复惯性力的影响在振动表面速度的大小上持平,7000rpm 以上,二阶往复惯性力对垂直振动的影响快速增大。表面噪声计算频率范围03000Hz ,主要关注以中心频率500、1000、2000Hz 的倍频程结果。 4 结语从分析结果可以看出该发动机在振动噪声方面设计良好,平衡重的大小和方向设计良好。通过