发动机结构振动及噪声预测

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LMS发动机与车内振动噪声仿真分析方案

LMS b Acoustics发动机与车内振动噪声仿真分析技术方案LMS国际公司北京代表处致：潍柴动力股份有限公司对于发动机制造商来说，如何准确的预测发动机的辐射噪声，一直以来都是一个非常关键的技术问题。

如果具备了噪声预测技术，就可以有效地降低发动机开发的成本，缩短开发周期，并且可以有效的保证发动机的辐射噪声水平。

发动机辐射噪声很长时间以来都是LMS关注的一个焦点。

LMS已开发了很多专用技术，比如网格粗糙化和声学传递向量（A TVs），改进了分析结果的品质，并且加快了分析过程。

LMS b 数字发动机声学的激励力可以用LMS b Motion 进行多体动力学仿真分析得到，也可以从外部程序的仿真计算得出，还能从试验测量数据中获取。

利用多体动力学载荷数据和结构模型，可以对多工况下的结构表面振动进行评估，进而预测结构的辐射噪声。

发动机结构辐射噪声预测的整个过程被模块化地分为几个阶段，在每个阶段里客户都可以对发动机的设计进行评估或改进，从而有效的控制发动机的辐射噪声水平。

结合贵单位的技术需求，我们提供一套“发动机声学仿真分析技术方案”，请您们审阅。

目录1.前言 (4)2.方案综述 (4)2.1.LMS声学解决方案概述 (4)2.2.LMS发动机噪声解决方案的独特性 (5)3.系统功能与组成 (6)3.1.耦合声学边界元Coupled Harmonic BEM (7)3.2.声学有限元Harmonic Acoustic FEM (8)3.3.耦合声学有限元Coupled Harmonic FEM ..................................... 错误!未定义书签。

3.4.声学无限元Acoustic I-FEM........................................................... 错误!未定义书签。

3.5.传递损失Transmission Loss ........................................................... 错误!未定义书签。

航空发动机噪音与振动控制的研究与应用

航空发动机噪音与振动控制的研究与应用航空发动机是航空器的核心部件之一，发动机噪音和振动对飞机的运行安全和舒适度有很大影响。

因此，航空发动机噪音与振动控制的研究和应用一直是航空领域中的一个重要课题。

一、噪音和振动的产生原因航空发动机噪音和振动的产生原因主要有以下几个方面：1.气动噪音气动噪音是发动机高速旋转产生的空气随着转速高速搅动而产生的噪音。

气流在旋转部件的表面逐渐加速并形成高速气流，在某些结构上形成大量湍流，湍流的形成产生了频繁的气音振动。

2.机械噪音机械噪音是由于发动机旋转部件的非理想运动状态引起的，例如齿轮、轴承、活塞、连杆等零部件的摩擦和冲击。

由于工作条件的不同，这些零部件的振动和声音会发生变化，导致机械噪音的产生。

3.排气噪音排气噪音是由于发动机排出气体的高速流动，产生的类似于口哨声的噪音。

二、控制噪音和振动的方法为了控制航空发动机的噪音和振动，科学家们采取了以下几种方法：1.使用声学包采用声学包将整个发动机包裹起来，可以有效地减少机体内部的噪音和振动传导到外部的情况，使得机舱内的噪音和振动得到有效的控制。

2.降低旋转部件的振动采用高强度的材料和更好的制造工艺制造转子、活塞和连杆等零件，可以降低这些零件的振动，减少机体的振动和噪音。

通过精细加工可以减少内部零件之间的摩擦和冲击。

3.降低高速排气流的速度采用扩口排气管和其他排气降速设备，在排气过程中使高速气流减速，从而降低噪音和振动的产生，同时减少对地面和飞机上其他部件产生的干扰。

4.采用主动控制技术通过控制某些系统的振动、加速度、速度和频率等特征，可以使机械振动和气动振动得到更好的控制。

5.采用被动控制技术通过增加导流板、尾锥、离心式消声器等部件的数量，可以抵消因气体流动而产生的噪音和振动。

例如，增加导流板可以让气流更流畅，减少湍流的形成，从而降低噪音和振动的级别。

三、应用展望随着科技的进步，航空发动机噪音和振动控制技术将有望得到更好的应用。

航空发动机振动故障诊断和预测研究

航空发动机振动故障诊断和预测研究随着现代航空事业的发展，对于飞机发动机性能和安全方面的要求日益提高。

在日常运营中，航空发动机振动故障是导致航空事故的主要原因之一。

为了提高航空产业的安全性和可靠性，研究发动机振动故障诊断和预测技术已成为当前的热点问题之一。

发动机振动故障的成因发动机振动故障的成因可分为结构性原因和操作性原因两类。

结构性原因包括扭转振动、径向振动、弯曲振动和扭曲振动等，这些振动主要受到发动机内部设计和制造质量的影响。

而操作性原因则包括失速、颤振、鸣叫和共振等，这些故障往往与发动机运行过程中的参数控制和操作方式有关。

传统的故障诊断方法在传统的故障诊断方法中，人工观察和测试分析是主要手段。

这种方法在实践中已经证明是有效的，但其缺点也是非常明显的。

首先，它的诊断成本和周期比较高，同时也需要大量的人力和物力资源。

其次，这种方法的诊断结果主要依赖于人员的经验和技能水平，其准确性和可靠性难以保证。

现代的故障预测技术为了应对上述问题，现代的航空发动机振动故障诊断和预测技术已经得到了广泛的应用和推广。

其中最主要的技术包括模型识别和监控、模型预测和智能算法。

这些技术可有效地降低诊断成本和周期，并且大大提高了诊断结果的准确性和可靠性。

模型识别和监控第一个技术就是模型识别和监控。

在这种技术中，发动机的振动模型通常通过物理方法建立。

发动机内部传递的信息和信号可以被转换为数学模型，并且被存储在计算机中。

这些数学模型包括传递函数、状态空间模型等。

然后，针对这些数学模型，可以采用现代的数据挖掘、机器学习等技术，以监控发动机振动参数的变化，以便及时发现故障。

模型预测第二个技术是模型预测。

在这种技术中，振动参数和其他故障参数的关系通过提取特征变量、分析数据的特征和趋势分析等方法得到预测模型。

这种模型可以用来预测发动机故障的进展和预测发动机的寿命。

智能算法第三个技术是智能算法。

智能算法是指人们在研究和解决问题时，依照人们的智力工作方式，模仿人类的思维方式进行建模和计算的一类算法。

FAW发动机整机振动及结构噪声模拟

发动机整机振动及结构噪声模拟汤乐超朴英子何洪源一汽技术中心振动噪声研究室（长春市创业大街1063号，tanglechao@）摘要：本文介绍了一汽技术中心在发动机整机振动噪声模拟方面所作的部分工作内容。

这些内容包括发动机零部件模态计算、整机模态计算、曲轴扭振计算、整机动力学模拟、表面速度计算、阀系力对整机噪声的影响、活塞拍击对整机噪声的影响、发动机1m辐射声场计算、噪声源分离以及零部件的振动噪声优化。

关键词：发动机 NVH 阀系活塞拍击优化主要软件：A VL-EXCITE 、A VL-TYCON、A VL-GLIDE、SYSNOISE、NASTRAN一、发动机零部件、整机模态计算发动机零部件模态计算对于了解零部件的刚度、可能的共振、后期的零部件噪声优化目标有着重要意义。

通过整机的模态计算可以了解发动机的整体刚度、附件可能的共振、后期的整机振动噪声优化目标，还可以为发动机的悬置支架优化、悬置匹配提供输入条件和参考依据。

图一、开发机型与竞争机型模态计算结果对比二、曲轴扭振分析及优化曲轴扭振分析及优化是提高发动机工作的可靠性、降低发动机零部件及整机振动、减小发动机表面噪声辐射的重要手段之一，曲轴的扭振分析需要结合发动机的运转工况、曲轴飞轮组的扭转模态、阻尼减振器设计三个方面来进行。

图二、曲轴扭振分析及阻尼减振器匹配三、发动机整机动力学模拟及表面速度计算基于EXCITE软件的发动机整机动力学模拟需要建立发动机的整机有限元模型、运动件有限元模型，在EXCITE中还需要定义体之间的各种非线性连接(非线性刚度、非线性阻尼特性)。

由发动机动力学模拟可以得到各个体间的相互作用力（如主轴承座力、连杆小头侧向力等），这些相互作用力既可以作为零部件多轴疲劳计算的力边界条件，也可以作为零部件静力学计算的力边界条件。

发动机整机动力学计算完成后，可通过NASTRAN对整机进行噪声恢复，得到整机在频域上的表面速度的分布，以初步确定需要进行噪声优化的零部件。

航空发动机的振动与噪声特性研究

航空发动机的振动与噪声特性研究在现代航空领域，航空发动机是飞机的核心部件之一，其性能的优劣直接关系到飞行的安全、效率和舒适性。

而航空发动机在运行过程中产生的振动与噪声问题，一直是航空工程领域的重要研究课题。

航空发动机的振动特性是一个复杂的现象，它由多种因素共同作用引起。

首先，旋转部件的不平衡是导致振动的常见原因之一。

在发动机的制造和装配过程中，难以完全避免零部件存在质量分布的不均匀，当这些旋转部件高速转动时，不平衡的质量会产生离心力，从而引发振动。

其次，燃烧过程的不稳定也会引起振动。

航空发动机内的燃烧是一个剧烈的化学反应过程，如果燃烧不均匀或者出现异常的燃烧波动，会导致压力的不均衡，进而传递到发动机结构上产生振动。

再者，气流的不稳定流动也是振动产生的重要因素。

在发动机内部，高速流动的气流会与叶片、机匣等部件相互作用，如果气流的流动状态不稳定，例如出现湍流、漩涡等情况，就会产生周期性的激振力，引发振动。

航空发动机的振动会带来诸多不利影响。

一方面，它会降低发动机零部件的疲劳寿命。

持续的振动会导致零部件承受交变应力，容易引发疲劳裂纹的产生和扩展，从而降低零部件的可靠性和使用寿命。

另一方面，振动会影响发动机的性能和效率。

过大的振动会导致气流的流动损失增加，降低发动机的推力和燃油经济性。

此外，振动还会对飞机的舒适性和安全性产生影响。

强烈的振动会传递到机身，影响乘客的乘坐体验，甚至可能会影响飞机的结构完整性和飞行控制。

与振动相伴的是航空发动机的噪声问题。

航空发动机的噪声主要来源于几个方面。

一是风扇和压气机的旋转噪声。

叶片在高速旋转时，与气流相互作用，产生周期性的压力脉动，形成噪声。

二是燃烧噪声。

燃烧过程中的压力波动和热释放不均匀会产生强烈的噪声。

三是排气噪声。

高温高速的燃气从尾喷管排出时，会产生强烈的喷射噪声。

航空发动机噪声的危害不容忽视。

对于机场周边的居民来说，过高的噪声会影响他们的生活质量，导致睡眠障碍、心理压力等问题。

汽车动力系统噪声与振动的优化研究

汽车动力系统噪声与振动的优化研究随着汽车技术的不断发展，人们对汽车的噪声和振动控制要求越来越高。

汽车动力系统是汽车中最关键的部件之一，而其噪声和振动又是最令人头痛的问题之一。

因此，汽车动力系统噪声与振动的优化研究成为了重要的课题之一。

一、汽车动力系统噪声控制汽车动力系统噪声控制主要从以下三个方面入手：发动机噪声控制、传动系统噪声控制和排气系统噪声控制。

1、发动机噪声控制发动机噪声是汽车动力系统中最大的噪声源之一。

发动机噪声主要来自于燃烧噪声、机械摩擦噪声和风噪声等。

要想控制发动机噪声，首先需要优化燃烧系统，改善燃烧噪声；其次，需要优化发动机结构设计，降低机械摩擦噪声；最后，需要采用降噪材料和隔音技术，控制风噪声。

2、传动系统噪声控制传动系统噪声主要来自于齿轮的啮合噪声和轴承的摩擦噪声等。

为了控制传动系统噪声，需要控制齿轮的啮合质量和轴承的摩擦系数等。

3、排气系统噪声控制排气系统噪声主要来自于排气管内的气流噪声和排气管外的振动噪声等。

优化排气系统结构设计和降噪材料的应用可以有效控制排气系统噪声。

二、汽车动力系统振动控制汽车动力系统振动控制主要从以下方面入手：发动机振动控制、传动系统振动控制和底盘振动控制。

1、发动机振动控制发动机振动是指发动机在运转过程中因为不平衡或者谐振而产生的振动。

要想控制发动机振动，首先需要优化发动机设计结构，降低不平衡和谐振；其次，需要采用活动支撑和减振技术，降低发动机振动。

2、传动系统振动控制传动系统振动主要来自于传动轴和万向节等部件旋转不平衡引起的振动。

为了控制传动系统振动，需要优化传动轴和万向节设计结构，增加减振器和补偿器等。

3、底盘振动控制底盘振动是指汽车行驶过程中因为路面不平和底盘结构引起的振动。

要想控制底盘振动，需要采用隔振器和减振器技术，降低车轮和底盘之间的振动传递。

三、汽车动力系统噪声与振动控制的未来趋势未来汽车动力系统噪声与振动控制将从以下方面发展：1、新材料的应用未来将有更多的新材料用于汽车制造，这些新材料具有更好的隔音和减振性能。

发动机机体振动噪声的预测方法

2008年5月M ay 2008第29卷第3期V o.l 29 N o .3发动机机体振动噪声的预测方法林琼1,郝志勇1,贾维新1,刘宏2(1.浙江大学机械与能源工程学院,浙江杭州310027; 2.杭州汽车发动机厂技术中心,浙江杭州310005)摘要:采用综合多体动力学-有限元法-声学分析法的集成预测方法,对发动机机体振动噪声的预测方法进行了研究,并详细介绍了该方法的分析流程.通过多体动力学得到作用于机体上的载荷时间历程,用有限元法预测机体表面的振动,通过声学分析法预测机体表面辐射的噪声.将振动和声学预测数据与试验数据进行比较,结果表明该方法可以准确预测机体的振动噪声水平,可用于机体的虚拟改进设计.关键词:发动机机体;振动噪声;多体动力学;有限元法;声学仿真法中图分类号:TN914.3 文献标志码:A 文章编号:1671-7775(2008)03-0210-04Prediction m et hod of radiated noise by engi ne blockLI N Qiong 1,HAO Zh i -yong 1,JI A W ei -x in 1,LIU H ong2(1.C ollege ofM echan i cal and E nergy Eng i neeri ng ,Zheji ang Un i versity ,H angz hou ,Zhe ji ang 310027,Ch i na ;2.H angzhou A uto m oti ve En -gi n e P l an tT echn i calC enter ,H angzhou ,Zhejiang 310005,C h i na)Abstract :The predicti o n m ethod o f sound and v i b rati o n o f the eng i n e b l o ck is descri b ed .The integ rated m e t h od co mprises the m ult-i body dyna m ic m ethod (MD M ),fi n ite ele m ent m ethod (FE M )and acoustic si m ulation m ethod (AS M ).By m ult-i body dyna m i c m ethod ,the loads that the eng i n e block is subjected can be obta i n ed ;by FE M the vibration characteristic can be predicted ;and by ASM,the radiated noise of the eng i n e block and the pressure at arbitrary po int i n the m edium can be calc u lated.The co m parison of t h e data fro m predicted quantity and that fro m the test proves that th ism et h od owns a high precision ,and thus can be used to d irect the v irtual desi g n of lo w -no ise engine b l o ck.Key w ords :eng ine b l o ck;no ise and v i b rati o n ;m u lt-i body dyna m ic m ethod ;finite e le m entm ethod ;acoustic si m u lation m ethod 收稿日期:2007-10-10基金项目:国家自然科学基金资助项目(50575203)作者简介:林琼(1981 ),女,福建福州人,博士研究生(w agli n1981@hot m ai.l co m ),主要从事动力机械与车辆振动噪声控制研究.郝志勇(1955 ),男,陕西绥德人,教授,博士生导师(h aoz y @zju .edu .cn),主要从事内燃机现代设计理论与方法、动力机械与车辆振动噪声控制研究.在发动机表面辐射噪声中,机体及其附件辐射噪声占有相当大的比例,而安装到机体上的薄壁件(如气门室罩、正时齿轮室盖、油底壳等)辐射的噪声也是由机体的振动激发的,所以,要降低发动机表面辐射噪声,应首先从机体结构优化入手[1,2].考虑多种因素的发动机整机预测固然会得到相对准确的结果,但在有些情况下,减少每次改进的预测时间的要求可能要大于对计算精度的要求.一方面随着市场竞争的需要,加快产品设计周期通常会给发动机厂商带来更多的收益;另一方面是设计工作通常有继承性,新的改进设计通常建立在某次较好的设计的基础上,这样,对某次设计进行快速评价就显得尤其重要.因此,提供一种既高效又能够满足一定精度的预测方法通常是发动机改进设计成功的关键.发动机的振动噪声预测通常可以采用两种方法,一种是通过有限元模态计算得到发动机各部件的动第3期林琼等:发动机机体振动噪声的预测方法211态特性,将这些包含动态特性的柔性体模型导入到多体动力学分析中,直接得到机体振动的时间历程,然后转化成频域信号进行声学预测.另一种方法是发动机的部分部件采用柔性体进行多体动力分析,将得到的载荷转换到频域施加到有限元模型中,采用有限元方法进行频域内分析,得到机体表面的振动,然后进行声学预测.笔者对以计算机技术为基础的发动机声学虚拟预测方法在发动机低噪声结构改进设计过程中的应用进行了研究.该方法是集多体动力学分析方法[3-5]、有限元分析方法[6]、声学仿真分析方法[7]为一体的虚拟分析技术,可为发动机结构优化提供重要的信息,保证结构优化向着正确的方向进行.由于曲轴、润滑油及主轴承的相互耦合作用对主轴承载荷及整机振动有很大影响,若采用刚性体则无法准确预测三者之间的耦合作用,因此为了提高计算精度,同时考虑到计算规模,文中对机体采用了一种刚柔组合模型,曲轴采用柔性模型.而机体上部由于刚度相对较大而采用刚性模型.另外考虑到活塞及连杆的特性对主轴承载荷的影响也较小,因此分析中采用了刚性活塞及连杆.1 发动机的多体动力学分析润滑油膜的动态特性对主轴承载荷具有重要影响,但由于润滑油膜具有很强的非线性特征,因此很难准确模拟.到目前为止,主轴承润滑油膜一般有三种模拟形式:线性弹簧阻尼模型,非线性弹簧阻尼模型和流体动力学模型.前两种形式计算量相对较小,但并不能很好地模拟油膜的高度非线性,而流体动力学油膜模型则能够准确反映油膜非线性特性,因此文中采用多体动力学软件ADAM S/Engine提供的轴承流体动力学数学模型进行仿真.图1为曲轴、油膜、主轴承相互作用示意图.通过求解油膜轴承的Reyno l d s方程,从而可以得到由以下公式计算的主轴承压力[3,4]:f x= RL3v sc3211h3co s( + )cos( + )d(1)f y= RL3v sc3211h3cos( + )sin( + )d(2)式中为润滑油粘度;R为主轴颈半径;L为主轴颈长度;c为主轴颈与轴瓦的间隙;v s为主轴颈的挤压速度; 为挤压速度方向与偏心方向间的夹角;h为油膜厚度.图1 油膜轴承示意图F i g.1 Schema ti c o f bear i ng w it h o il fil m其中激励源是发动机气缸内的爆发压力以及各运动机构(如活塞、连杆、曲轴等)的惯性力.从而得到活塞敲击力、主轴承载荷的时间历程,这些数据将用于下面的有限元分析中.2 机体的有限元动态分析2.1 有限元模型分析对象为机体和曲轴箱,两者均为详细的三维实体模型,采用10节点四面体单元,共划分了112719个单元,210670个节点.由于缸盖的结构较复杂,而且并不是主要分析对象,因此对缸盖进行简化,采用二维板单元模拟.缸盖与机体及机体与曲轴箱的连接采用自由度耦合的方式.2.2 约束条件为了与试验数据进行对比,发动机机体的约束条件模拟发动机在安装条件下处于刚性支撑状态的条件.该发动机的支撑部位分别位于齿轮室罩和飞轮壳的左右两侧,机体与齿轮室罩和飞轮壳通过螺栓连接,因此可以假定机体通过这些连接螺栓被支撑起来.具体模拟方法如下:有限元模型中在机体前后端面上对应齿轮室或飞轮壳与发动机支撑连接的位置添加两个节点,这两个节点约束6个方向的自由度.将机体两个端面上连接螺栓处的节点及这两个刚性约束点采用REB3单元连接到飞轮壳或齿轮室罩的质心对应的点.这样新添加的点以及REB3单元就近似等效于飞轮壳或齿轮室罩结构,约束住新添加的两个节点的6个方向的自由度即相当于发动机通过飞轮壳或齿轮室罩被刚性支撑.2.3 载荷的处理作用到机体有限元模型上的载荷有气缸内的爆212第29卷发压力、活塞侧向力、主轴承力.其中爆发压力是由试验测量得到的,活塞敲击力和主轴承力是通过前面多体动力学分析得到的.缸内爆发压力载荷作用到缸盖的底面.活塞侧向力的值在发动机工作循环内是随曲轴转角变化的,而且作用点的位置也是随时间变化的.活塞在上止点附近对主推力侧的敲击力要远远大于在其他时刻的侧向力,因此假设活塞对缸套主推力侧的侧向力作用点在活塞敲击点处.主轴承载荷本应该是压力载荷,在有限元法中压力载荷要施加在网格表面上,而一个网格表面上同一时刻压力是不均匀分布的,若对每一个单元施加这种不均布的载荷是相当复杂的.这里对主轴承载荷做了一些简化,将压力转换成力施加到主轴承中间位置.由于有限元计算在频域内进行,而上面的爆发压力,以及由多体动力学分析得到的活塞侧向力和主轴承力均是时域信号,因此在M atlab中对这些载荷进行傅立叶变换,得到相应的频域信号,为了在频域中表达载荷的时间量,频域载荷均采用复数形式.3 机体的声学仿真分析结构表面辐射噪声是由于结构振动产生的,因此可以把发动机机体和周围的空气看作一个声学系统,由于只有结构振动的法向分量才会产生声波,声学系统的离散化方程可以表示为p=[A tv( )]T v n( )(3)式中p为声压;A tv( )为声音传递向量; 为对应的频率;v n( )为结构表面振动的法向速度.根据线性系统理论,A tv( )仅是由声学系统的特性决定,因此在机体-空气这一声学系统中,决定A tv( )的因素就是机体的几何形状,空气的特性和麦克风的位置.在Sysno ise中是利用直接边界元方法来计算机体表面振动到场点声压的传递关系,因此在声学预测时只需建立机体和曲轴箱的包络外表面,对该表面划分边界元网格.在声学分析中,有限元网格尺寸大于4~6倍声波波长,就可以得到较高的精度,按照这一原则,声学分析模型的网格尺寸应由计算频率的上限来确定,文中的模型可以计算到上限频率4000H z.4 预测数据与试验数据的比较为验证该预测方法的精确度,对发动机台架试验得到的机体上某些点的振动加速度值与虚拟预测方法得到的对应点的加速度值比较,图2为曲轴箱上一点和机体左侧上部一点两种方法得到的振动加速度曲线的比较.图2 试验测量振动加速度值与有限元预测分析结果比较F i g.2 Co m pa rison o f v i brati on acce lera ti on o ftest and FE M result由图2可知,虚拟预测方法得到的振动数据与发动机的实际振动情况比较吻合.另外通过试验测量发动机机体表面法向振动速度的值,采用振动速度法估测发动机表面辐射的噪声值,将该值与声学仿真法计算得到的值比较,结果如图3所示,两条曲线吻合得较好.采用振动速度法估测250~4000H z 频率范围内A计权总声功率级为104.4dB,声学仿真法得到的总声功率级为104.8dB.图3 表面振动速度法与虚拟预测法机体辐射噪声比较F ig.3 Co m parison of radiati ve no i se o f surface v i brati onveloc it y m ethod and FE M m et hod通过前面对振动与辐射噪声特性的比较,说明第3期林琼等:发动机机体振动噪声的预测方法213所研究的预测方法具有较高的精度,完全可以满足工程应用的需要,因此可以依据该方法进行机体的低噪声改进设计.5 预测数据分析5.1 振动预测数据分析由于在预测振动噪声时,为了减少每次改进设计的计算时间,与机体连接的薄壁件没有考虑在内,因此,对于机体振动水平的评价,通常以能够降低机体上与薄壁件(如油底壳,齿轮室罩等)连接点处的振动为依据,因为机体上这些连接点处的振动正是这些薄壁件的激励源,这些点处的振动降低了,必然会降低这些薄壁件辐射的噪声.若考虑机体对油底壳激励引起的油底壳辐射噪声,可以用机体与油底壳连接点处的平均振动加速度作为评价指标,图4为曲轴箱右侧面与油底壳连接点处平均振动加速度曲线.这些评价指标可以为虚拟改进设计提供改进效果的评判依据.图4 曲轴箱右侧面与油底壳连接点处平均振动加速度曲线F i g .4 A verage v i bra ti on acce lera ti on curv e at r i ghtsi de face of crankshaft box and o il pan5.2 声学预测数据分析通过声学预测得到的机体结构表面辐射的声功率级曲线如图5所示,图中在2200H z 和2600H z 附近时机体辐射噪声较大,因此机体结构改进应主要着眼于这两个频率.图6为在2236H z 和2621H z 时机体结构表面法向振动速度的云图,从图中可以明显看到在2236H z 时机体右侧上部是主要的噪声辐射部位,在2621H z 时右侧裙部和曲轴箱是主要噪声辐射部位.这样以降低机体辐射噪声为目的的机体结构改进就可以建立在对辐射声功率和结构表面法向振动速度云图分析的基础上.通过辐射声功率可以找到机体主要辐射噪声的频率,通过法向振动速度云图可以确定机体上主要的辐射噪声部位,另外辅助以有限元分析得到的振动形态,就可以为工程技术人员提供对机体结构进行低噪声改进的有利信息.图5 机体结构表面辐射的声功率级曲线F i g .5 Sound po w er leve l curve of eng ine body surface radiation图6 机体表面法向振动速度云图F ig .6 V ertica l v i bra ti on ve locity nephog ra m o f eng i ne body6 结论结合与潍柴动力合作进行发动机低噪声改进的项目,对机体振动噪声预测方法进行了研究,提出了一种既高效又满足一定精度的多体动力学-有限元法-声学分析法相结合的集成预测方法,详细介绍了各步骤的分析过程.通过与试验数据的比较,证明该预测方法具有较高的预测精度.另外简要介绍了对预测数据的分析方法,从而可以应用该方法有效的指导发动机机体的低噪声改进设计.参考文献(R eferences)[1] 贾维新,郝志勇,杨金才.6108G 型柴油机机体虚拟改进设计及性能预测[J].内燃机工程,2005,26(3):16-19.(下转第217页)第3期陈雪梅等:驾驶员制动速度与生理反应的混合效应模型21751.0048.模型总体估计值的误差变动为21.7984.由此可知,车距障碍物距离对最大制动踏板速度的影响作用大于行车速度的影响作用.4 结论综合考虑初始设定分别为40,50,60,70m的车距障碍物距离,40,50,60,70,75km/h的行驶车速等因素,建立混合效应模型.对同时受行车环境影响、且二者之间存在关联的制动速度与生理反应关系进行分析,为进一步分析紧急状况下驾驶行为寻求新的方法.参考文献(R eferences)[1] Satoru T sutsu,i T akash i Y oneka w a.D ri ve r s character-istics o f avo idance m aneuver[R].T oy ota T echnical R e-vie w,1995,45(1):57-61.[2] T suyo shiM oriya m a,T akash i Y oneka w a.A study o f e-me rgency m aneuve rability[R].T oyo t a T echn icalR evie w,1995,45(1):49-55.[3] 陈雪梅,高利,王素欣,等.基于行驶避撞紧急度的车辆运动模糊控制[J].江苏大学学报:自然科学版,2006,27(6):497-500.C HEN X ue-m e,i GAO L,i W ANG Su-x i n,et a.l Fuzzycontro l on veh icle m o tion based on avo i dance urgent de-g ree[J].Journal of J iangsu University:N atural ScienceEdition,2006,27(6):497-500.(i n Chi nese)[4] 李克强,王跃建,高锋.基于的行车安全辅助系统[J].江苏大学学报:自然科学版,2005,26(4):294-297.L I K e-q i ang,WANG Y ue-jian,GAO F eng.D riv i ng as-si stant syste m based on I T S[J].Journal of J i angsu Un i-versity:N atural Science Edition,2005,26(4):294-297.(in Ch i nese)[5] 陈雪梅.多因素刺激下驾驶员综合行为模型及职业驾驶员遴选评价[D].北京:北京理工大学机械与车辆工程学院,2006.[6] Shunich i D o,i Sueharu N ag i r,i Y asush iAm ano.A cti vesa fety pe rf o r m ance analysis of man-veh icle syste m due todri v er s m aneuver i n e m erg ency avo i dance[C] 日本機械学会論文集(C編).東京:日本機械学会,1998,64(627):4331-4337.[7] 王松桂,陈敏,陈立萍.线性统计模型[M].北京:高等教育出版社,1999.(责任编辑陈建华)(上接第213页)JI A W e-i x i n,HAO Zh-i yong,YANG Ji n-ca.i V irt ua l i m-prov i ng desi gn and perfor m ance pred i c ti on for6108Gd iesel eng i ne block[J].Chinese Internal Combustion En-g i ne Engineer i ng,2005,26(3):16-19.(i n Ch i nese)[2] 贾维新,郝志勇,杨金才.虚拟预测方法在柴油机低噪声设计中的应用[J].浙江大学学报:工学版,2007,41(3):489-493.JI A W e-i x i n,HAO Zh-i yong,YANG Ji n-ca.i A pplicati ono f v irtua l prediction m ethod t o l ow-no ise diese l eng i nedesi gn[J],J ournal of Zhejiang Universit y:E ngineer i ngScience,2007,41(3):489-493.(i n Chinese)[3] 林琼,郝志勇,郭磊.曲轴系统多体动力与油膜动力润滑耦合的数字化仿真研究[J].内燃机工程,2007,28(3):45-48.L IN Q i ong,HAO Zh-i yong,GUO Le.i A nalysis on t hecranksha ft system's dyna m i c coupli ng behav ior and hy-drodyna m ic lubr i cation[J].Chinese Internal C o m bu stionE ngine Eng i neering,2007,28(3):45-48.(i n Ch-inese)[4] M ourelatos P.A crankshaft syste m m ode l fo r structuraldyna m i c analysis of i nte rnal combustion eng i nes[J].Co mp uters&Struct ures,2001,79:2009-2027.[5] Z heng D M,Perk i ns N C.An effi c ient mu lt-i body dy-nam ics m ode l for i nte rnal co m busti on eng i ne syste m s[J].M ulti-body Sy ste m D yna m ics,2003,10:363-391.[6] SadiK,Sa m i m Y,M eh m et C.Integrated FE M/BE M ap-proach t o the dyna m ic and acoustic ana l ys i s of platestructures[J].Engineer in g Anal y sis w it h B oundary E 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航空发动机的振动与噪声分析

航空发动机的振动与噪声分析一、引言航空发动机是飞机的核心装备，因此其性能的稳定性和可靠性对于保障飞机的安全和运营至关重要。

然而，航空发动机在运行过程中会产生各种各样的振动和噪声，这些振动和噪声会对发动机和飞机的其他部位造成损害，影响飞机的安全性和使用寿命。

因此，对航空发动机的振动和噪声进行深入的分析和研究，对于提高发动机和飞机的性能和可靠性，有着重要的意义。

二、航空发动机振动的来源和影响（一）航空发动机振动的来源航空发动机振动主要来自于以下几个方面：1.气动力振动：由于流体在发动机内部的流动引起振动，例如气动力脉动、稳定振荡和涡激振荡等。

2.机械振动：由于发动机旋转部件的不平衡、偏心和失衡等原因引起的机械振动，例如旋转不平衡、转子动力学振动和齿轮传动振动等。

3.热振动：由于温度的变化引起的热膨胀和热应力等原因引起的振动。

4.控制振动：由于主要机构和辅助机构的振动控制不良、稳定性不足和调节不当等原因引起的。

（二）航空发动机振动的影响航空发动机振动的影响主要有以下几个方面：1.机械疲劳：振动是发动机疲劳和损坏的主要原因，长期的振动会引起旋转部件的疲劳裂纹和损伤。

2.噪声：振动会产生噪声，并通过外观结构传递到飞机的其他部位，影响飞机的安全性和使用寿命。

3.不良的舒适性：振动会影响机组人员和乘客的舒适性，同时也会影响飞行人员的工作效率和对发动机的观察能力。

4.其他方面：航空发动机振动还可能影响发动机的整体性能，例如燃油消耗、电力输出和环境污染等。

三、航空发动机噪声的来源和影响（一）航空发动机噪声的来源航空发动机噪声主要来自于以下几个方面：1.气体流动噪声：由于气体流动过程中产生的噪声。

2.旋转部件噪声：由于旋转部件的摩擦声和其他噪声引起。

3.内燃机噪声：由于内燃机原理产生的噪声，例如火花塞爆炸和燃烧噪声等。

4.排气噪声：由于排气过程中产生的噪声。

（二）航空发动机噪声的影响航空发动机噪声的影响主要有以下几个方面：1.人员健康：长期处于高噪声环境下可能会对人们的健康产生影响，例如失聪等。

车载测试中的噪声和振动分析

车载测试中的噪声和振动分析车辆是人们生活中不可或缺的交通工具，而车辆的安全性和舒适性是用户关注的重点。

为了确保汽车在各种复杂路况下的表现，车载测试便成为了必不可少的环节。

而在车载测试中，噪声和振动是需要重点关注和分析的问题。

一、噪声分析在车辆运行过程中，发动机、车轮以及风阻都会产生噪声。

这些噪声对乘坐者的听觉健康和舒适感产生直接影响。

因此，对车辆的噪声进行分析和控制是至关重要的。

1. 噪声来源车辆噪声主要来自于以下几个方面：- 发动机噪声：发动机在运转时会产生机械和排气噪声；- 轮胎噪声：车辆在路面行驶时，轮胎与路面的摩擦会产生噪声；- 风噪声：车辆行驶时气流产生的噪声；- 底盘噪声：底盘存在的共振和传导也会产生噪声。

2. 噪声测试为了准确分析车辆噪声，一般会采用专业的噪声测试仪器进行测量。

测试过程中需要注意以下几点：- 测试环境：应该在符合标准的噪声测试室或者闭合的空旷环境中进行；- 测试位置：车辆不同位置的噪声值可能存在差异，需要选取代表性的位置进行测试；- 测试方式：可以采用频谱分析等方法，获取不同频率下的噪声数据；- 数据处理：通过对数据的统计分析，得出噪声的特性和分布规律。

3. 噪声控制根据噪声测试结果，可以采取以下几种方式进行噪声控制：- 发动机隔音：采用吸声材料对发动机进行隔音，减少发动机噪声的传导；- 轮胎降噪：选择低噪声轮胎，减少与路面的摩擦声；- 风噪声控制：优化车辆外形设计，减少风噪声的产生；- 底盘隔音：对共振点进行隔音处理，减少底盘传导噪声。

二、振动分析车辆振动是指车辆在运行过程中产生的机械振动。

振动分析可以帮助了解车辆结构的稳定性和舒适性。

1. 振动来源车辆振动主要来源于以下几个方面：- 发动机振动：发动机在运转时会产生振动；- 轮胎不平衡：轮胎在高速行驶时由于不均匀磨损会导致横向振动；- 路面不平：路面起伏、坑洼等会引起车辆振动；- 悬挂系统：悬挂系统对车辆振动吸收和缓冲起到重要作用。

发动机结构噪声的仿真分析

吉林大学硕士学位论文发动机结构噪声的仿真分析姓名：***申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：***20040501占林大学硕十研究生毕业论文由于入耳对噪声的敏感频率在２０００Ｈｚ左右，卢波在铸铁或钢中的传播速度大约为５１８２ｍ／ｓ，所以单元的最大长度应小于３３ｃｍ。

发动机整机包括缸盖、缸体、梯形框架、油底壳、曲轴机构等。

根据试验得知，发动机的结构噪声主要足由这些部件的振动所引起。

因而在做计算时，我们只考虑了上述部分，而没考虑发动机的进排气歧管和附件部分。

２．２．１发动机缸盖的有限元模型缸盖是发动机的重要组成部分。

它的主要作用是密封气缸上部并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室。

它的两侧分别装有进气歧管和排气歧管，还有进、排气气门等运动部件。

由于本文分析的发动机是上置式凸轮轴的发动机，因而，缸盖主要承受气门座和凸轮轴轴承的激振，并产生强烈的振动。

此处振动所产生的噪声在发动机的结构噪声中占有较大成分。

由发动机缸盖所承受的力较大，而且质量都比较集中，所以选择了六面体实体单元作为有限元模型的单元类型。

在结构上，根据不影响受力分析的要求，在过渡的小圆弧处做了适当的简化，所有半径小于５ｍｍ的圆弧均采用直角过渡。

最终发动机缸盖由５４５２８个单元，７５９２５个节点所构成。

缸盖的有限元模型如图１所示：图１发动机缸盖的有限元模型壳体单元在和壳体单元相连接时，节点自由度是相同的，但是并不意味着壳体单元之间能直接连接。

直接连接会造成单元受力与实际结构受力不相符合，例如在壁与壁的连接处，尤其足不同壁厚的两壁交界处，壳体单元之间应采用虚拟单元连接。

它们的连接方式如图３所示。

ＴＴ．一单元的厚度Ｐ一单元的密度Ｅｎ卜单元的扭转弹性模量Ｅｂ一单元的弯曲弹性模量Ｅ卜单元的剪切弹性模量图２壳体单元与实体单元相连的模型ｔｌ：ｔ２Ｌ－－ｒＴＴ＝２＊ｔ２ｐ＝５０％Ｅｍ＝５０％Ｅｂ＝Ｅｓ＝１０（，％ｔｌ≠ｔ２Ｌ－－ｒＴＴ＝ｔ２ｐ＝１００％Ｅｍ＝１００％Ｅｂ＝Ｅｓ＝１００％ｔｌ≠ｔ２Ｌ＜ｒＴＴ＝ｔ２ｐ＝１００％Ｅｍ＝１００％Ｅｂ＝Ｅｓ＝１００％ｔｌ≠ｔ２Ｌ＞ｒＴＴ＝ｔ２ｐ＝１００％Ｅｍ＝１００９６Ｅｂ＝Ｅｓ＝１００％【广一单元的边长卜几何结构的半径图３壳体单元之间的连接．１０．ｔｌ＝ｔ２Ｌ－－ＴＴＴ＝２＊ｔｌ’ｐ＝５０％Ｅｍ＝５０％Ｅｂ＝Ｅｓ＝１００％ｔｌ≠ｔ２Ｌ＝ｒＴＴ＝ｍｉｎ（２．ｔｉ，ｔ２）ｐ＝５０％Ｅｍ＝５０％Ｅｂ＝Ｅｓ＝１００％ｔｌ≠ｔ２Ｌ＜ｒＴＴ＝ｔ１Ｏ＝Ｏ％Ｅｍ＝５０％Ｅｂ＝Ｅｓ＝ｌＯＯ％ｔ１≠ｔ２Ｌ＞ｒＴＴ＝Ｌ５＊ｔｌ０＝７０％Ｅｍ＝７０％Ｅｂ＝－Ｅｓ＝１００％图４是发动机缸体的有限元模型，蓝色的是壳体单元，红色的是实体单元，灰白色的单元是虚拟单元。

单缸汽油机振动噪声的分析和控制

3、数据采集与分析方法：采用加速度传感器和声级计采集实验数据，通过频谱分析方法对各工况下的振动噪声信号进行分析和处理。
实验结果显示，在空载和负载条件下，采取控制策略后单缸汽油机的振动噪声均有明显降低。其中，负载条件下降噪效果更为显著，证明所采取的控制策略对降低单缸汽油机振动噪声具有积极作用。
然而，现有的研究还存在一些不足。首先，大部分研究局限于对变速器本身的优化，而忽略了车辆其他部分的噪声贡献。其次，研究方法主要集中在理论分析，缺乏足够的实验验证和实际应用。
三、面临的挑战与解决方案
汽车变速器振动噪声控制面临的主要挑战是技术成本高和市场推广难。为了解决这些问题，以下方案值得：
四、结论与展望
本次演示通过对单缸汽油机振动噪声产生原因的分析，探讨了相应的控制策略，并通过实验验证了控制效果。结果表明，所采取的控制策略能够有效降低单缸汽油机的振动噪声。然而，单缸汽油机振动噪声的分析与控制仍然面临一些挑战，如复杂工况下的振动噪声控制、控制系统的优化等问题需要进一步研究。
展望未来，随着科技的不断进步，可以预见单缸汽油机振动噪声的分析与控制将更加精细化、智能化。因此，后续研究可以下方向：
2、动力系统减振：选用低噪音、低振动的动力设备，并对设备基础进行优化设计。采用弹性支承和减振材料以减小设备振动对船体结构的影响。此外，还对设备外壳进行了阻尼处理以减小设备振动产生的噪声。这些措施有效地降低了动力系统产生的振动和噪声。
3、声学材料应用：在船体内部重要区域采用了吸声材料、隔声材料以及声学罩壳等声学元件。这些措施有效地吸收和阻隔了船舶内部的噪声传播。
3、声学材料应用
声学材料应用主要是通过采用具有声学特性的材料和结构，降低船舶内部的噪声。具体措施包括：

汽车发动机的振动与噪音控制

汽车发动机的振动与噪音控制在现代社会，汽车已经成为人们生活中不可或缺的交通工具。

然而，汽车发动机在运行过程中产生的振动和噪音却常常给驾驶者和乘客带来不适，甚至影响到汽车的性能和寿命。

因此，有效地控制汽车发动机的振动与噪音具有重要的意义。

发动机振动的产生主要源于其内部零部件的运动和相互作用。

活塞在气缸内的往复运动、曲轴的旋转以及气门的开闭等，都会引起不同程度的振动。

这些振动如果得不到有效的控制，不仅会传递到车身，导致乘坐不舒适，还可能会影响到发动机自身的可靠性和耐久性。

为了减少发动机的振动，工程师们采取了多种措施。

首先，在发动机的设计阶段，就会通过优化结构来降低振动的产生。

例如，合理设计活塞和连杆的质量分布，使其运动更加平稳；采用平衡轴来抵消发动机运转时产生的不平衡力和力矩。

其次，选用合适的材料也能起到一定的减振作用。

一些高强度、低质量的合金材料，既能保证零部件的强度，又能减轻其重量，从而降低振动的幅度。

在发动机的安装方面，也有一系列的减振技术。

常见的有使用橡胶隔振垫，它能够有效地隔离发动机振动向车身的传递。

液压悬置系统则能够根据发动机的振动频率和幅度自动调整阻尼，进一步提高减振效果。

此外，精心设计的发动机支架和车架结构，也能增强整个系统的刚性和稳定性，减少振动的传播。

与振动相伴而生的是发动机的噪音。

发动机噪音主要包括机械噪音、燃烧噪音和空气动力噪音等。

机械噪音是由于零部件之间的摩擦、撞击和振动而产生的。

例如，气门机构的运动、正时链条的传动等都会发出机械噪音。

燃烧噪音则与燃料的燃烧过程有关，燃烧的不稳定性和压力的急剧变化会导致噪音的产生。

空气动力噪音主要来自于进气和排气系统，高速流动的气体在管道中产生湍流和压力波动，从而形成噪音。

针对发动机的噪音控制，同样有多种方法。

在发动机的设计和制造过程中，提高零部件的加工精度和装配质量，可以减少因摩擦和配合不当而产生的噪音。

优化燃烧过程，例如采用合理的喷油策略、提高燃烧室内的混合气均匀性等，能够降低燃烧噪音。

乘用车用柴油机噪声声品质预测技术

乘用车用柴油机噪声声品质预测技术随着科技的不断进步和发展，乘用车使用柴油机已经成为了当今常见的驱动方式，它的高效和节能已得到了广泛的推广。

然而，由于柴油机存在噪声问题，已成为了乘用车在行驶过程中最大的噪声来源之一，为此需要一套高效、准确的柴油机噪声声品质预测技术。

柴油机噪声问题具有很高的复杂性，难以从单一的方面进行解决。

因此，预测柴油机噪声需要全面考虑各种影响因素，如发动机的结构设计、排气管的长度、车身的隔音效果等多个综合因素。

与传统的柴油机噪声判别方法不同，现在的预测技术能够考虑到更加全面的因素，准确地预测柴油机噪声水平，从而更好地满足用户的需求。

预测柴油机噪声的方法主要有两种：一种是基于经验模态分解的方法，另一种是基于神经网络的方法。

它们各自有着优缺点，但都可以通过大量的数据分析来确定最佳的预测方案。

经验模态分解是一种利用固有模式进行时间序列分解的方法，主要用于柴油机噪声信号的处理。

通过对柴油机噪声信号进行经验模态分解，可以将原始信号分解为若干个固有模式，每个固有模式对应于不同的频率和振幅，从而能够更好地预测实际的噪声信号。

神经网络则是一种非常常用的预测方法，能够通过学习大量的数据来得到复杂的映射关系，进而预测柴油机噪声水平。

它的预测精度较高，但在训练神经网络时需要大量的数据，成本也比较高。

在实际的应用中，为了提高预测准确度，需要最优化地选择各项因素的参数。

例如，在参数的选择中，需要考虑到修正公式参数的合理性，选择合适的特征参数，对数据进行规范化处理，以及固定激活函数等。

只有在参数优化过程中能够把各个因素的影响因素尽可能的纳入进去，才能够得到最好的预测结果。

在乘用车用柴油机噪声声品质预测技术的开发中，应该充分考虑到环保和车辆舒适性的问题，预测结果应能保证柴油机噪声不会对环境、驾驶者及乘客带来负面影响。

这是一项非常重要的工作，需要全面、系统的考虑各个因素，才能得到更加实用的预测技术。

总之，在乘用车柴油机噪声声品质预测技术的研发中，需要综合考虑多种因素，采用多种预测方法，需要对数据进行大量的分析和优化处理，才能得到最优的预测结果。

发动机噪声及振动

汽车噪声与振动——理论与应用汽车噪声的传递有固体波动和气体波动两种传播形式。

通常500Hz以下的低、中频率噪声主要以固体波动形式传播，而在较高的频带内则以空气传播为主。

第十章发动机的振动第十一章发动机的噪声在相同条件下，柴油机的排气噪声要比汽油机的排气噪声大，二冲程内燃机的排气噪声要比四冲程的大。

柴油机的排气声呈明显的低频性，能量主要集中在基频及其倍频的频率范围内；中频范围主要是排气管内气柱振荡的固有音；高频范围主要包括燃烧声和气流高速通过气口的空气动力噪声。

发动机两种噪声：纯音和混杂音。

纯音是窄频带的，用抗性消音器；混杂音是宽频带的，用阻性消声器。

抗性消声器：将能量反射回声源，从而抑制声音。

阻性消声器：声能被吸声材料吸收并转化成热能，从而消声。

发动机噪声估算： 1、柴油机声功率级)lg(30)lg(1057bb b W n nP n L ++≈ （dBA ）式中：W L ——柴油机声功率级；b P ——柴油机标定功率（kW ）； b n ——柴油机标定转速（r/min ）； n ——柴油机实际转速（r/min ）。

2、柴油机机体表面辐射声功率级的近似公式柴油机机体表面辐射的31倍频程声功率级近似计算公式如下：)lg(2010001000)1(lg 1052)(bb bb W n nff m P P n f L +⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++≈ 式中：f ——31倍频程中心频率（Hz ）；m ——柴油机质量（kg ）。

3、汽油机声功率级估算)lg(50)lg(1057bb b W n nP n L ++≈ （dBA ）以上公式只是估算，公式已显陈旧。

机体结构特性：结构特性主要指振型、固有频率和传递函数。

燃烧噪声：由于气缸内燃烧，将活塞对缸套的压力振动通过缸盖—活塞—连杆—曲柄—机体向外辐射的噪声称为燃烧噪声。

机械噪声：活塞对缸套的撞击、正时齿轮、配气机构、喷油系统、辅助皮带、正时皮带等运动件之间的机械撞击所产生的振动激发的噪声称为机械噪声。

车辆动力系统的噪声与振动控制技术

车辆动力系统的噪声与振动控制技术在现代社会，车辆已经成为人们生活中不可或缺的一部分。

然而，车辆在运行过程中产生的噪声和振动问题却常常给人们带来困扰。

这些不仅会影响乘坐的舒适性，还可能对车辆的性能和耐久性产生不利影响。

因此，车辆动力系统的噪声与振动控制技术成为了汽车工程领域的一个重要研究方向。

车辆动力系统产生噪声和振动的原因是多方面的。

首先，发动机的工作过程本身就是一个复杂的机械运动和燃烧过程，其中的活塞往复运动、气门开闭、燃油燃烧等都会产生振动和噪声。

其次，传动系统中的齿轮啮合、传动轴旋转等也会产生相应的振动和噪声。

此外，进排气系统中的气流流动和压力变化同样会引起噪声。

为了有效地控制车辆动力系统的噪声和振动，工程师们采取了多种技术手段。

从源头控制方面来看，优化发动机的设计是一个重要的途径。

例如，通过改进燃烧室的形状、优化气门正时和升程、采用轻质材料等，可以减少燃烧过程中的冲击和振动，从而降低噪声和振动的产生。

在发动机的安装和支撑方面，采用合适的减震装置，如橡胶隔振垫、液压悬置等，可以有效地隔离发动机传递到车身的振动。

对于传动系统，提高齿轮的制造精度和啮合质量是降低噪声的关键。

采用斜齿轮、修形齿轮等设计，可以改善齿轮的传动平稳性，减少振动和噪声。

同时，对传动轴进行动平衡校正，以及合理设计传动轴的支撑和连接方式，也能有效减少传动过程中的振动。

在进排气系统方面，优化管道的形状和尺寸，采用消声器和谐振器等装置，可以降低气流噪声。

消声器的工作原理是通过反射、吸收和干涉等作用，将噪声能量转化为热能或其他形式的能量，从而达到消声的目的。

谐振器则是通过调整管道的谐振频率，来抵消特定频率的噪声。

除了上述从源头和传递路径上进行控制的方法外，还可以采用主动控制技术来进一步降低噪声和振动。

主动控制技术是指通过传感器实时监测噪声和振动信号，然后由控制器根据监测结果产生相应的控制信号，驱动执行器对噪声和振动进行抵消或抑制。

基于LMS Virtual Lab Acoustics的发动机结构噪声预测

基于LMS VirtualLab Acoustics的发动机结构噪声预测作者：邓晓龙李修蓬奇瑞汽车工程研究院动力总成开发部邓晓龙李修蓬摘要：在发动机设计阶段就进行发动机结构噪声预测，并在此基础上进行噪声最优化控制，是提升发动机的NVH性能的根本手段。

在对发动机进行动力学分析、结构响应振动计算后，采用LMS Virtual Lab/Acoustic软件进行了发动机结构噪声预测。

关键词：发动机; 噪声预测;1 前言随着我国汽车自主创新的不断深入，从设计阶段开始就同步进行计算机仿真成为发动机开发的基本需求。

CAE技术的大量应用，降低了发动机开发的成本，缩短了开发周期，提升了产品性能。

汽车的NVH（Noise,Vibration and Harshness；噪声、振动与舒适性）性能日益受到重视，发动机是汽车最主要的振动及噪声源，在发动机的设计阶段就深入进行振动噪声性能的预测与优化，是发动机自主研发过程中非常重要的一项工作。

国内外研究人员对发动机结构噪声的预测做了大量的研究工作，中低频的结构噪声预测方法已经趋于成熟。

出现了一些可进行噪声预测的商业软件，如LMS公司的Virtual Lab/Acoustic 等。

结构振动响应与辐射噪声之间的关系非常复杂，目前根据强迫振动响应计算辐射噪声的计算方法主要有平板理想化法、有限元法和边界元法等[1]。

噪声预测技术的发展，使得发动机在设计阶段进行噪声评价成为可能。

本文建立了发动机主要部件的有限元模型，通过AVL/EXCITE软件，进行了动力学分析，施加发动机的主要激励后，用MSC/NASTRAN计算发动机的振动响应，最后采用Virtual Lab/Acoustic进行噪声预测。

2 结构噪声预测理论2.1 发动机结构噪声预测流程进行发动机结构噪声预测，需要进行大量的研究工作。

图1为发动机结构噪声预测的基本流程。

图1 发动机辐射噪声预测流程2.2 发动机结构强迫振动响应在计算强迫振动响应时，假设发动机受到随时间变化的激励力的作用，系统为线弹性振动。

某单缸汽油发动机振动噪声预测

0引言随着人们环保意识的增强，一些小型通用机械，比如沙滩车、割草机、增程器等产生的振动噪声问题逐渐引起人们的关注。

而发动机作为通用机械的主要激励源之一，因此减小发动机的振动噪声对改善通用机械的NVH性能十分重要。

目前，常用的两种预测发动机辐射噪声方法分别为传统的试验方法和现代的数字化仿真方法。

传统的方法主要通过试验和经验手段得到发动机结构辐射噪声，在设计开发阶段，确定设计方案的方法一般根据经验或简单的刚度计算，试制样机后进行台架噪声试验，声源识别试验以及频谱分析等，发现问题后样件需重新改进。

这种方式不仅花费较大代价，而且不易在后期改进噪声较大的问题。

而数字化仿真方法，在设计开发前期就能预测发动机的辐射噪声并且提出改善方案，随着技术的发展，噪声预测精度较高，几乎可以一次设计通过。

本文联合运用有限元法，多体动力学法以及声学边界元法，对该发动机进行振动噪声的预测。

先通过有限元法对发动机进行模态分析获得整机的固有频率和振型，再通过AVL EXCITE软件进行多体动力学计算获得作用在发动机机体上的激励载荷，最后运用LMS b软件的模态叠加法计算整机的振动和辐射噪声。

本文为发动机噪声预测及控制提供了一套完整的分析方法。

1三维结构运用CATIA软件建立发动机整机的三维模型，发动机的三维结构如图1所示。

发动机的主要总成包括曲轴系、平衡轴、气缸体、气缸头、左右箱体组合、左侧盖和右侧盖等。

2模态分析2.1结构网格划分运用HYPERMESH软件建立发动机整机的有限元模型，如图2所示。

有限元网格单元类型为二阶四面体单元，单元平均尺寸为3mm，单元数量为1021134个。

零部件之间的螺栓连接，用模拟单元代替，螺栓头部用bar单元模拟，螺纹部分用为RBE2单元模拟。

对于启动电机，没有具体建立有限元模型，以集中质量的形式加载到其相应的质心位置，并用RBE3单元连接质心和对应的安装位置。

2.2固有频率及振型某单缸汽油发动机振动噪声预测Vibration and Noise Predication of Single Cylinder Gasoline Engine 刘海刚LIU Hai-gang;刘进伟LIU Jin-wei;朱明超ZHU Ming-chao;刘志友LIU Zhi-you（隆鑫通用动力股份有限公司基础所动力传动NVH室，重庆400052）（Loncin，Power train NVH，Chongqing400052，China）摘要:目的为了预测隆鑫通用自主生产的某单缸汽油发动机的结构辐射噪声,联合运用有限元法,多体动力学法以及声学边界元法,对该单缸发动机进行了振动噪声的仿真计算。

发动机振动趋势预测模型研究

发动机振动趋势预测模型研究趋势预测是指在获得当前时刻设备运行状态评估信息的基础上，利用各种推理算法对系统未来某时刻的状态进行评估。

因此，趋势预测作为故障诊断中一个重要环节倍受重视。

其中，一项重要的功能指标是“对性能状况和机械状况参数进行趋势分析和预测，实现故障预测，给出维修建议”。

这表明，对振动故障趋势的预测已成为亟待攻克的关键技术之一。

本文分析了发动机振动趋势预测模型。

标签：发动机；振动趋势；预测模型我国发动机从仿制到自主研制的发展过程中，几乎所有机型都受到了振动超标、故障频发的困扰。

经过几十年的积累，传统的振动分析方法也解决了一些工程中的问题。

一、发动机振动预测的作用1.长期预测。

长期预测的数据最小长度可以是一小时或一日甚至一周以来发动机振幅的平均值。

对发动机进行长期预测可以得到发动机未来的宏观振动趋势。

开展长期预测有助于保障以下工作顺利进行。

一是指导维修安排。

根据长期预测的振动趋势判断发动机未来健康状态，及时视情维修，保障发动机正常工作，降低维修费用。

二是制定计划。

根据长期预测结果判定发动机健康状态，有助于合理的安排计划。

三是总结该型号发动机寿命规律，为延寿奠定基础。

统计总结该型发动机的振动规律，结合长期振动预测值，分析发动机恶性振动形成的原因，有助于在发动机型号改进时提供工程支持。

安全保障评估。

统计总结发动机长期以来的振动实测值与预测值，分析数据，统计发动机常见故障，评估发动机状态，保障飞机安全可靠。

2. 短期预测。

短期预测一般用于发动机工作时，根据发动机预测结果，辅助发动机控制决策，实时的调整发动工作状态，可避免进一步恶化发动机的工作环境。

一是为最优控制提供技术依据。

由于发动机工作在气构耦合、结构耦合等多种耦合环境下，最优控制是发动机设计追求的最终目标。

振动幅值是最优控制的一个理想控制目标，例如目前广泛应用的主动间隙控制技术。

二是为振动主动控制提供技术依据。

发动机振动主动控制是近年结构动力学研究的热点和难点，比较有代表性的有弹支干摩擦阻尼器、可变参数挤压油膜阻尼器和电磁轴承等。

发动机结构振动及噪声预测

发动机结构振动及噪声预测发动机是影响汽车NVH 性能的最主要的因素，在发动机的设计阶段就深入进行振动噪声性能的预测与优化，已经成为发动机开发的基本流程，是发动机自主研发过程中的重要工作。

国内外对发动机结构噪声的预测做了大量研究，中低频结构噪声预测方法已趋成熟。

结构振动响应与辐射噪声之间的关系非常复杂，目前根据强迫振动响应计算辐射噪声的计算方法主要有平板理想化法、有限元法和边界元法等。

噪声预测技术的发展使得发动机在设计阶段进行噪声评价成为可能。

本文探讨了适于进行动力总成振动及结构噪声预测的方法；建立了动力总成各主要部件的有限元模型，通过AVL EXCITE 软件进行了动力学分析，并计算发动机的振动响应。

进行NVH 的性能提升的最重要的就是首先要找到主要振动及噪声源，并开展有针对性的工作。

为了更明确发动机的主要声源，采用自编软件，根据表面振动速度结果进行了主要表面的辐射声功率排序，最后进行结构噪声预测。

发动机结构振动预测进行发动机结构振动及噪声预测，涉及到大量的研究工作，主要工作包括各部件有限元建模、子结构模态提取，EXCITE 模型搭建，主要激励计算，动力学分析，振动响应计算，表面辐射声源排序，声边界元建模和空间声场预测等工作。

1. 动力总成有限元模型动力总成有限元模型包括缸体、框架、缸盖、油底壳、缸套、进气歧管、排气歧管、气门室罩盖、4 个悬置支架、变速器壳体、变速器传动轴及齿轮等。

由于研究的动力总成的4 个悬置支架中有3 个是安装在变速器上，所以加入变速器壳体的有限元模型，这样可以更准确地模拟动力总成的振动情况，特别是怠速工况下的振动。

图1 所示为动力总成的有限元网格。

同样需建立曲轴组件的有限元网格，曲轴组件包括曲轴、飞轮、扭转减振器、皮带轮和正时齿轮等部件。

图1 动力总成的有限元网格。

发动机结构振动及噪声预测

最新发动机噪声分析附

LMS发动机与车内振动噪声仿真分析方案

航空发动机噪音与振动控制的研究与应用

航空发动机振动故障诊断和预测研究

FAW发动机整机振动及结构噪声模拟

航空发动机的振动与噪声特性研究

汽车动力系统噪声与振动的优化研究

发动机机体振动噪声的预测方法

航空发动机的振动与噪声分析

车载测试中的噪声和振动分析

发动机结构噪声的仿真分析

单缸汽油机振动噪声的分析和控制

汽车发动机的振动与噪音控制

乘用车用柴油机噪声声品质预测技术

发动机噪声及振动

车辆动力系统的噪声与振动控制技术

基于LMS Virtual Lab Acoustics的发动机结构噪声预测

某单缸汽油发动机振动噪声预测

发动机振动趋势预测模型研究

发动机结构振动及噪声预测