论文在三缸发动机振动分析，本文是发动机相关毕业论文开题报告范文与振动和发动机和分析有关论文写作资料范文.
摘 要：以某三缸汽油发动机作为研究对象,应用LExatePowerUnit仿真分析平台进行整个发动机的振动仿真分析,得出三缸机缸体、缸盖、油底壳和摇臂室罩壳指定点的振动加速度,从而积累数据以便后续能够制定相应的评判标准判断是否符合NVH设计要求.在发动机设计阶段就进行发动机整机的结构振动计算,找到主要的振动噪声源,为后续的优化改进工作提供理论依据.通过研发阶段引进NVH性能概念,对实现被动抑制向主动控制的转变以及新机型的开发有着重要意义.
关键词：Excite；振动分析；NVH；发动机
1引言
近年来,国内研发人员不断对发动机技术深入探索,使共性能、技术大幅度得到提高,同时国家法规要求越来越严格,促使各种车辆发动机都朝着小排量、大功率的方向发展,尤其是三缸发动机进行更深一步的研究.由于三缸机的结构决定了工作中总是有两个缸同时工作,另外一个缸单独工作,理论上发动机不可避免的出现振动问题.就算是进行了大量的优化,发动机噪音和振动也将比一般的四缸以上发动机略大.之前的发动机NVH采用长期经验、不断实验、快速围堵等手段反复优化,导致严重制约了研发周期,加大了研发成本.若采用CAE仿真手段,在设计阶段即可引进NVH性能的概念,实现被动抑制向主动控制的转变,对新机型的开发有着重要意义.本文以某三缸汽油发动机为例,依据NVH仿真标准流程和方法,以多体动力学分析和有限元方法为基础,运用Excite软件分析后评估发动机关键点的振动.文研究对象是直列三缸增压汽油发动机,发动机结构为直列三缸、水冷、四冲程、废气涡轮增压.其缸径为75.5mm,冲程81.84mm,连杆长度131mm,缸间距82mm,如下图1：
2整机有限元建立
本文仅考虑在燃气压力激励下的振动情况,保留的模型包括主要固定零部件：缸体、缸盖、油底壳、摇臂室罩壳、正时罩壳、主轴承盖、凸轮轴轴承盖、进气歧管、排气歧管,悬置支架、涡轮增压器、电机等,以及运动件：曲轴、连杆、活塞、皮带轮、双质量飞轮等.本次仿真分析在于观察三缸机整机的振动状态,同时适合计算机运算,对局部细微特征进行简化.如封闭直径过小的螺栓孔、油路通道等,局部细小结构（如细小的圆角、倒角等）它们对整体的动力学特性影响比较小.
部件间的装配连接,螺栓一垫片一螺栓孔一螺母为最常用的组合连接方式.对于振动分析,避免采用刚性处理方法的tie约束,会造成整机的固有频率结果偏大,而且容易导致运算错误,因此,可采用“梁模型和刚性单元”以及“梁和接触对定义”.此次分析采用Kin-Coupling单元和RBE2单元模拟零部件的装配关系.
使用Hypermesh软件几何整机模型及曲轴系统进行网格划分,曲轴轴瓦及缸套采用C3D8三维8节点六面体单元,其余零部件采用C3DlOM三维10节点四面体修正单元.整机有限元模型约55万个三维实体单元和约100万个节点.曲轴系统约为110万个实体单元和200多万个节点,如下图2：
3振动仿真分析
3.1 建立多体动力学
应用ABAQUS软件进行整机模型自由度的缩减,得到方便计算的整机缩减模型.模型进行ABAQUS缩减后,减了少相关矩阵的阶次,实践表明,工程上是可以接受矩阵缩减所带来的精度降低.并且在Excite运用时可行的.
在Excite PU中建立多体动力学分析模型.在Excite PU中,发动机结构被分为线性的弹性体和连接件两类.对于连接件包含了非线性刚度、阻尼特性的耦合的弹簧阻尼单元REVO、NONL等；约束是通过连接件向弹性体施加的,并考虑施加之间的相互耦合关系；使用缩减自由度方法组成子结构,反映结构的质量和刚度特征；曲轴模型建立是用有限元方法在Excite PU中缩减建立；缸体与曲轴的轴承连接单元采用NONL模型；虚拟底盘主节点通过直接输入的方式建立；发动机的悬置主节点对应虚拟底盘上的悬置主节点,每个悬置的连接单元设置刚度和阻尼曲线,刚度、阻尼特性通过相应的实验获得,建立的多体动力学模型如下图：
3.2载荷定义及工况
发动机载荷为外部载荷即缸压数据,一般为试验测得数据.主要是作用在活塞上的气体爆发压力,通过活塞、连杆等机构传到曲轴,使曲轴产生弯曲扭转,从而引起发动机整机机体的不平衡振动.通过LOADDATA输入发动机不同工况下气缸压力数值.在本分析中仅考虑发动机外部载荷,根据试验测得800、1000、1200、1500、1700、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、5500rpm转速下的燃气压力曲线,下图为800 RPM转速下缸压曲线示意图.
对于多体动力学模型施加燃气压力载荷,建立完整的计算模型.计算工况lOOOrpm-5500rpm,每隔500选取一个运转工况进行计算,每个工况计算4个工作循环,对于振动分析,仅保留4-6个循环的计算结果.
4分析结果 本次分析的测试点布置在油底壳上,可以得出油底壳上该测试点的轴向(X)、横向(Y)、垂向(Z)三个方向随着转速变化的加速度曲线,并与试验对比,如下图4.1、
4.2、4.3所示.横左边是频率,单位Hz,纵坐标是加速度,单位是m/s^2.
通过油底壳三个方向振动加速度结果可知,随着发动机转速的提高,三个方向的振动加速度幅值整体均呈现增大的趋势,也就是发动机转速越高,发动机机体振动约剧烈.通过仿真和试验比较,其结果吻合比较贴切,在新机型的后期优化,可以通过仿真来为设计提供可靠的技术支持.
5分析总结
(1)通过采用Excite建立多体动力学与有限元相联合的整机振动模型,对新研发三缸汽油机整机振动进行了仿真计算,通过分析结果并与试验对标,判断出该三缸汽油机悬置点速度基本能满足NVH要求.
(2)在汽油发动机设计阶段引进NVH概念,使用L Excite Power Unit软件,与有限元软件相结合,可以快速准确的判断整机振动情况,缩短产品研发、试验周期,降低成本,对新机型研发有着重要意义.
参考文献：
[1]冯垣洁,杨贵春,张强．基于Excite Power Unit的某柴油机悬置振动仿真分析．天津： 中国北方发动枳研究所．
[2]LEXCITE Power Unit Users Guide.
本文评论:上述文章是一篇关于对不知道怎么写振动和发动机和分析论文范文课题研究的大学硕士、发动机本科毕业论文发动机论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料.
参考文献：
1、 全寿命周期成本理论在商用航空发动机产品成本控制中的应用 摘要本文以XX 公司为例, 从全寿命周期产品成本控制内涵与实现途径、实践方法与实施效果三方面详细阐述全寿命周期成本理论在商用航空发动机产品成本控制中的应用 本文将设计阶段产品成本控制作为产品成本管控的.
2、 微课在发动机维修课程中应用 摘 要随着信息化技术的发展,微课作为一种新的教学手段已经受到各技工院校的重视 本文结合汽车维修专业汽车发动机维修课程中的“发动机无法启动的燃油系统检查”这一学习任务,探讨了微课.
3、 一种适用于隔离开关振动数据传输的规约 胥保成1 吴绍武1 王铁刚2（1 江苏省电力公司淮安供电公司,江苏 淮安 223001；2 国网吉林省电力有限公司,吉林 长春 130021）摘要随着通信物联网的日益发展,可编程控制器的应用功能得到了.
4、 汽车发动机的维护和保养 摘要对于汽车而言,发动机是其核心部件,如若该部件发生了损耗或是运转不良,则汽车将难以保证正常的发动和上路 由此可见,唯有注重对汽车发动机的日常保养,方才能够确保行车安全,也避免汽车所有人因此遭受经济损.
5、 雷沃发动机外销业务取得关键性突破 岁末年初,雷沃发动机外配业务捷报连连,在战略合作方面与国内多家大型农业装备制造型企业达成了共识 其中,与洛阳丰收农业装备股份有限公司签订了战略合作协议,雷沃发动机提供的150 马力发动机正式进入适配阶.
6、 论发动机冷却系统主要部件的检修 冷却系统的功用是把发动机受热零件吸收的部分热量及时散发出去,使发动机能在各种工况下保持最适宜的工作温度 在发动机启动后,要保证发动机迅速升温,在短时间内达到正常的工作温度 冷却系统既要防止发动机过热,.