单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,汽车振动与噪声控制,山东交通学院 邱绪云,第10讲2021-12-10,09-10第1学期第15周,第,3,章 发动机的振动分析与控制,3.1 发动机的振动鼓励源分析,3.2 发动机隔振设计,3.3 发动机气门振动,3.1发动机的振动鼓励源分析,3.1.1 单缸发动机的鼓励源,3.1.2 多缸发动机的鼓励源,发动机工作中产生的不平衡惯性力和力矩是引起汽车振动的主要鼓励源之一。,1惯性力鼓励源：,3.1.1 单缸发动机的鼓励源,活塞销,曲柄销,3.1.1 单缸发动机的鼓励源,对活塞运动分析：,活塞往复惯性力,3.1.1 单缸发动机的鼓励源,2单缸发动机总鼓励源：,活塞爆发压力：,活塞受力平衡方程：,3.1.1 单缸发动机的鼓励源,曲轴旋转主动力矩,：,气体压力,和,往复惯性力,是曲轴产生转动的力矩。,由于该合力矩周期变化，会激起曲轴系统的扭转,振动。,3.1.1 单缸发动机的鼓励源,活塞反作用缸体力分析,：,活塞反作用在缸体上,的力矩使缸体绕曲轴,轴线反向转动，数值,与使曲轴旋转的主动,力矩相等。,3.1.1 单缸发动机的鼓励源,曲轴受力平衡方程：,3.1.1 单缸发动机的鼓励源,曲轴作用于缸体力分析,：,曲轴作用在轴承上,铅垂,力：,气体压力,Pg,不对车架产生振,动，而往复惯性力,Pj,和离心,惯性力,Pr,会引起整车上下振,动。,3.1.1 单缸发动机的鼓励源,曲轴作用于缸体力分析,：,曲轴作用在轴承上,水平,力：,气体压力,Pg,、复惯性力,Pj,引,起整车横摆振动，离心惯性,力,Pr,会引起整车水平振动。,3.1.1 单缸发动机的鼓励源,单缸发动机受力图,：,3.1.1 单缸发动机的鼓励源,可看成由曲轴联起来的多个单缸发动机。,3.1.2 多缸发动机的鼓励源,回转离心力在垂直方向的合力：,3.1.2 多缸发动机的鼓励源,往复惯性力：,垂直方向合力：,离心惯性力在水平方向分力：,3.1.2 多缸发动机的鼓励源,绕,y,轴力矩：,3.1.2 多缸发动机的鼓励源,绕,x,轴力矩：,绕z轴曲轴轴线力矩：,第,3,章 发动机的振动分析与控制,3.1 发动机的振动鼓励源分析,3.2 发动机隔振设计,3.3 发动机气门振动,3.2,发动机隔振设计,3.2.1,隔振原理,3.2.2,发动机悬置系统动力学模型及,优化设计,3.2.1,隔振原理,有效隔振分为两种：,主动隔振,和,被动隔振,。,1主动隔振：振源是机器本身，使它与地基隔离，减少对周围的影响。,3.2.1,隔振原理,经弹簧传递给地基的力：,经阻尼器传递给地基的力：,传递给地基的力的最大值：,3.2.1,隔振原理,根据有阻尼强迫振动分析可知，稳态振幅：,那么：,隔振系数或力传递系数主动隔振评价指标：,3.2.1,隔振原理,2被动隔振：振源来自地基，为减少对地基对机器的振动影响而采取的措施。,3.2.1,隔振原理,隔振后系统稳态响应的振幅：,注,：与主动隔振评价指标表达式完全一样。,两者统称为,传递率,。,评价指标为,位移传递率,：,3.2.1,隔振原理,结论：,1不管阻尼为多少，只有在频率比 才有隔振效果；,2在给定某个频率比的值，隔振效果随着阻尼比的减少而降低；,频率比一般定在,2.54.5,之间，隔振效率为,80,90,发动机悬置系统动力学模型及优化设计,1悬置系统的物理模型：三点支撑和四点支撑。,发动机悬置系统动力学模型及优化设计,简化力学模型,：刚体，六自由度,第,3,章 发动机的振动分析与控制,3.1 发动机的振动鼓励源分析,3.2 发动机隔振设计,3.3 发动机气门振动,3.3,发动机气门振动,3.3.1,发动机气门振动模型,3.3.2,气门振动控制措施,发动机气门振动模型,气门结构简化力学模型：1无阻尼单自由度模型,发动机气门振动模型,无阻尼单自由度,系统运动微分方程：,固有频率,：,发动机气门振动模型,气门结构简化力学模型：2无阻尼三自由度模型,发动机气门振动模型,无阻尼三自由度,系统运动微分方程：,m,、,k,、,x,分别为气门、挺杆和摇臂等效质量、,等效刚度和垂直位移。,发动机气门振动模型,系统运动微分方程求解：,发动机气门振动模型,求出固有频率：,特征频率方程：,给出：,气门振动控制措施,1提高气门系统的固有频率是控制气门振动的有效措施。提高系统的刚度，减少运动件的质量。,2合理设计凸轮的形线也是控制气门振动的有效措施。凸轮形线缓冲高度：,3合理设计气门弹簧刚度也是控制气门振动的有效措施。,