发动机的振动分析与控制
汽车动力系统的噪音与振动控制技术
汽车动力系统的噪音与振动控制技术随着汽车工业的进步和普及,人们对于汽车的噪音和振动控制技术也提出了更高的要求。
本文将就汽车动力系统的噪音与振动控制技术进行论述,介绍相关的理论和应用。
一、汽车噪音与振动现状分析汽车噪音主要来自于发动机、排气系统、传动系统以及轮胎与路面的摩擦等。
同时,汽车的振动也会对车身和零部件产生不同程度的影响。
噪音与振动不仅影响驾乘者的舒适性和健康,也对周围环境造成困扰。
因此,控制和减少汽车动力系统的噪音与振动成为了一项重要的研究课题。
二、噪音与振动的产生机理1. 发动机噪音与振动:发动机的爆震、排气和进气阀门的开闭、曲轴和活塞的运动等都会产生噪音和振动。
2. 排气系统噪音与振动:排气管道和中段消声器的设计和材料选择,直接影响排气系统的噪音和振动。
3. 传动系统噪音与振动:齿轮传动、联轴器和轴承的摩擦和振动等都会产生噪音和振动。
4. 轮胎与路面噪音与振动:车轮与路面的接触会产生颠簸和摩擦,进而产生噪音和振动。
三、汽车动力系统噪音与振动控制技术为了控制和降低汽车动力系统的噪音和振动,相关的技术和措施被研发和应用:1. 发动机隔离措施:使用隔离支撑和悬挂装置来减少发动机噪音和振动的传播。
2. 声学隔离与吸声材料:在车内壁面和底板等位置使用隔音和吸声材料,减少噪音传播。
3. 振动补偿技术:通过控制反馈和振动传感器来实时调整车身和零部件的振动。
4. 换向消音器设计:采用特殊的换向消音器结构和材料,有效降低排气系统噪音。
5. 优化传动系统设计:通过改进齿轮设计、减震装置的使用和优化联轴器等,控制传动系统的噪音和振动。
6. 轮胎和路面的改进:通过改进轮胎的胎面材料和减震结构设计,降低轮胎与路面间的噪音和振动。
四、噪音与振动控制技术的发展前景随着科技的不断进步和汽车工业的发展,噪音与振动控制技术将继续得到改进和完善。
未来的发展趋势包括:1. 新材料的应用:开发和应用高性能的减震材料和吸声材料,提升噪音和振动控制效果。
汽车发动机传动系统的振动特性分析
汽车发动机传动系统的振动特性分析汽车作为现代人生活中不可或缺的交通工具,其中的发动机传动系统是其核心部件之一。
发动机传动系统的振动特性是我们在设计和改进汽车时必须要考虑的重要因素。
本文将以汽车发动机传动系统的振动特性分析为主题,探讨其对汽车性能和乘坐舒适度的影响。
1. 振动产生的原因及影响汽车发动机传动系统的振动是由多种原因引起的,包括发动机的工作原理、旋转不平衡、配气系统的不平衡等。
这些振动会直接影响到汽车的性能和舒适度。
首先,振动会导致发动机的失稳和不平衡,降低了发动机的工作效率。
这不仅影响到汽车的燃油经济性,还可能导致磨损加剧和损坏其他发动机部件。
其次,振动会传递到汽车的车身和底盘中,给乘客带来不舒适的感受。
特别是在高速行驶中,振动会加剧乘客的疲劳感,影响安全驾驶。
2. 振动特性的测试方法为了准确分析汽车发动机传动系统的振动特性,需要采用适当的测试方法。
常用的方法包括频谱分析、模态测试和混响测试。
频谱分析是通过采集振动信号,将其转换为频域信号分析振动的幅值和频率。
这可以帮助识别和定位引起振动的原因,进而进行有针对性的改进。
模态测试则是通过施加外力并观察结构的振动模态来分析其特性。
这可以帮助了解结构的固有频率和振动模态,并优化传动系统的设计。
混响测试则是在传动系统中引入随机激励信号,并观察其振动衰减的过程。
通过测量振动信号的幅值随时间的变化,可以分析传动系统的动态特性。
3. 改进传动系统的措施针对振动特性的测试结果,可以采取一系列措施来改进汽车发动机传动系统的性能和舒适度。
首先,可以通过在发动机的旋转部件上增加平衡块来解决由旋转不平衡引起的振动。
这可以有效地减少发动机的振动幅值,提升其工作稳定性。
其次,可以通过优化传动系统的结构和材料来减少振动的传递和共振。
例如,使用吸振材料和减震器来吸收和消散振动能量,降低振动的幅度和频率。
此外,合理设计传动系统的支撑结构和减振装置,也可以有效地减少振动的传递。
航空发动机整机振动分析与控制
航空发动机整机振动分析与控制摘要:高性能航空发动机的结构复杂性和高温高速下的动态稳定性,航空发动机转子的气动设计与分析是牵引振动控制技术,装配过程控制技术是关键,振动测试技术取决于整机的振动控制技术。
根据航空发动机结构的复杂性,确定了技术结构和振动控制方案,并保持了控制技术的实用价值。
本文主要介绍了航空发动机整体振动控制技术的设计过程和装配过程,并说明了具体的验证过程。
关键词:航空;发动机;振动分析在航空飞行中,发动机是动力保证,其工作的可靠性直接关系到飞行安全。
发动机振动不仅影响发动机本身的工作,而且影响配件和仪器的工作,结构的发动机振动应力较大,甚至会最终影响发动机的可靠性。
航空发动机的振动故障在军用和民用发动机上是不同的,导致大量的发动机提前返回工厂,降低了发动机的使用寿命,增加了维修费用。
据统计,90%以上的结构强度失效是由振动引起的或与振动有关的。
避免飞机发动机研究的设计、生产、使用和维护。
从一开始,源可能导致故障,维护每个细节的具体使用,关注整个生命周期引擎的整个机器振动。
研究了飞机发动机的振动问题。
1航空发动机整机振动分析航空发动机一般安装在飞机或试验台架上,形成一个无限多自由度的振动系统。
所谓发动机的整机振动,在各种激振力作用下会产生的响应。
发动机故障会产生独特的发动机整机振动,故障不同,振动特征也不同。
发动机整机振动的主要故障类型包括以下几种:1.1转子不平衡在航空发动机中,转子材质的不均匀、设计的缺陷、热变形、制造装配的误差和转子在运行过程中有介质粘附到转子上或是有质量脱落等,使得实际转子的质心与形心不一致,因而使得转子出现质量不平衡。
转子不平衡是导致航空发动机整机振动过大和产生噪音的重要因素,它不但会直接威胁到航空发动机安全可靠地运行,而且还容易诱发其他类型的故障。
转子不平衡离心力所引起的振动,与其它原因引起的振动不同,具有固有特征,即动载荷与转速平方成正比,频率与转速相同。
发动机剧烈抖动实验报告
一、实验背景近年来,汽车发动机抖动现象日益普遍,给驾驶者带来了诸多不便。
为了探究发动机抖动的原因,并寻求有效的解决措施,本实验对一辆2019年生产的1.5T涡轮增压发动机进行了深入研究。
二、实验目的1. 分析发动机抖动的原因;2. 探索解决发动机抖动的方法;3. 为发动机抖动问题提供理论依据。
三、实验方法1. 实验设备:发动机试验台、示波器、万用表、诊断仪等;2. 实验步骤:(1)对发动机进行基础检查,确保发动机运行正常;(2)利用诊断仪读取发动机故障码,初步判断抖动原因;(3)使用示波器检测发动机点火系统、燃油系统、润滑系统等关键部件的工作状态;(4)分析实验数据,找出抖动原因;(5)针对抖动原因,提出解决措施。
四、实验结果与分析1. 实验数据(1)点火系统:点火提前角、点火波形正常;(2)燃油系统:喷油脉宽、喷油压力正常;(3)润滑系统:机油压力、机油温度正常;(4)发动机振动:怠速时振动较大,中高速时振动逐渐减小。
2. 结果分析(1)点火系统:点火系统工作正常,排除点火系统原因;(2)燃油系统:燃油系统工作正常,排除燃油系统原因;(3)润滑系统:润滑系统工作正常,排除润滑系统原因;(4)发动机振动:怠速时振动较大,可能原因如下:a. 活塞连杆机构磨损严重,导致活塞与气缸壁间隙过大;b. 气门弹簧老化,导致气门关闭不严;c. 发动机内部积碳过多,导致燃烧不完全。
五、解决措施1. 对发动机进行拆解,检查活塞连杆机构、气门弹簧等部件;2. 清除发动机内部积碳,提高燃烧效率;3. 更换磨损严重的活塞连杆机构、气门弹簧等部件;4. 对发动机进行磨合,确保各部件配合良好。
六、实验结论通过对发动机抖动原因的分析,确定了活塞连杆机构磨损严重、气门弹簧老化、发动机内部积碳过多等原因。
通过采取相应的解决措施,可以有效解决发动机抖动问题,提高发动机性能。
七、实验总结本次实验对发动机抖动原因进行了深入研究,为发动机抖动问题提供了理论依据。
3发动机的振动分析与控制解析
将实际传递的力幅与激励力力幅的比值称为力传递率(隔振系数):
F TF T F0 1 (2 ) 2 (1 2 ) 2 (2 ) 2
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3.2发动机隔振设计
3.2.1隔振原理
隔振分为:主动隔振和被动隔振。
(2) 被动隔振
若振源是支座运动,为减少支座位移对机器 等产生的振动,需采取一定的隔振措施,称 为被动隔振。 2 Y 1 (2 ) 隔振后系统稳态响应的振幅为:X (1 2 ) 2 (2 ) 2 位移传递率:
由上式可知,气体压力和往复惯性力对曲轴产生周期性转矩,变动幅值较 大,激起曲轴系统的扭转振动。
' 活塞作用在缸体上的侧向压力为:Pn Pn 体绕曲轴轴线作反向转动 。
,这产生一反力矩,使发动机缸
' M反 POA [(Pg Pj ) tan ](r cos l cos ) M主 n
M y (m1 m2 )r 2 li cos(t i ) m2 r 2 li cos 2(t i )
i 1 i 1
li 为第 i 个曲柄到简化中心的距离。
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3.1发动机的振动激励源分析
3.1.2多缸发动机的激励源
Pr
多缸发动机受力 发动机缸体受力
绕铅垂轴的干扰力矩等于各缸水平干扰力对 x 轴的力矩,它仅与旋转惯 性力有关:
1 T 矩阵形式: T Q M Q 2
0 m 0 0 0 m 0 0 0 0 m 0 M Jx 0 0 0 0 0 0 J xy 0 0 0 J zx
0 0 0 J xy Jy J yz
0 0 0 J zx J zx Jz
3.1.2多缸发动机的激励源
气缸式发动机振动的机理分析和控制
气缸式发动机振动的机理分析和控制气缸式发动机是当前主流的动力装置之一,其可靠性和动力性能得到广泛认可。
然而,随着气缸数和功率的不断提高,气缸式发动机的振动问题也越来越严重。
这些振动包括机械振动和燃烧振动,不仅会影响驾乘舒适性,还可能导致零部件故障和噪声污染。
因此,研究气缸式发动机振动的机理和控制方法,对于提高发动机性能和使用寿命具有重要意义。
一、气缸式发动机振动机理分析1. 机械振动机械振动主要指发动机内部零部件的振动,包括曲轴、连杆、活塞、飞轮等。
这些零部件在运转过程中,会产生相应的振动力和振动位移。
其中,曲轴主要受到惯性力和摩擦力的作用,连杆和活塞则主要受到燃烧力和惯性力的作用。
这些振动力和振动位移会通过发动机的支撑结构传递给车辆底盘,产生明显的机械振动。
2. 燃烧振动燃烧振动主要指燃烧过程中产生的压力波和声波振动。
在燃烧室内,燃料经过点燃后,会产生高温高压的燃烧气体,从而引起爆炸反应。
这种反应会产生巨大的能量,使气体压力急剧升高,并向燃烧室和气缸壁产生压力波。
这些压力波会以声速向气缸顶部和底部传播,从而引起气缸壁的振动。
二、气缸式发动机振动控制方法1. 新型材料应用通过采用新型材料,可以减小零部件质量,降低惯性力和摩擦力,从而减轻机械振动的程度。
例如,使用轻量化材料如铝合金和镁合金制造零部件,可使曲轴和活塞质量降低20%以上。
此外,采用先进的表面处理和涂层技术,也可以减少零部件之间的摩擦和磨损,降低机械振动。
2. 结构优化设计通过优化发动机结构,可以减小机械振动和燃烧振动的影响。
例如,通过改变气缸布置方式,增加缸径缩小缸距,可以减轻曲轴和连杆受到的燃烧力。
此外,采用先进的隔振支撑结构和减震材料,也可以有效减少机械振动的传递和幅度。
3. 控制算法优化通过优化发动机控制算法,可以在一定程度上控制燃烧振动和机械振动。
例如,使用燃油喷射控制系统,可以精确控制燃料的注入和燃烧过程,减小燃烧振动的强度。
汽车发动机的振动分析
汽车发动机的振动分析汽车作为现代社会中不可或缺的交通工具,其发动机的性能和稳定性至关重要。
而发动机的振动问题,不仅会影响到驾驶的舒适性,还可能对发动机的零部件造成损害,缩短其使用寿命。
因此,对汽车发动机的振动进行深入分析具有重要的现实意义。
首先,我们需要了解汽车发动机振动产生的原因。
发动机内部的燃烧过程是产生振动的主要源头之一。
在每个工作循环中,燃油在气缸内燃烧,产生的爆发力推动活塞运动。
这种爆发力并非均匀且持续的,而是瞬间的、脉冲式的,从而导致了活塞、连杆等部件的往复运动产生振动。
其次,机械部件的不平衡也是引起振动的重要因素。
例如,曲轴的质量分布不均匀,旋转时就会产生离心力,导致振动。
同样,飞轮、皮带轮等部件如果存在制造或安装上的偏差,也会引起不平衡振动。
另外,气门的开闭动作、配气机构的运动以及传动系统的齿轮啮合等,都会产生一定的振动。
而且,发动机与车架之间的连接方式和支撑结构的刚度不足,也会使得发动机的振动传递到车身,进一步放大振动的影响。
那么,如何对汽车发动机的振动进行测量和分析呢?常见的方法有使用加速度传感器。
这些传感器可以安装在发动机的不同部位,如缸体、缸盖、曲轴箱等,测量振动的加速度信号。
通过对这些信号进行采集和处理,可以得到振动的频率、幅值等特征参数。
频谱分析是一种常用的处理振动信号的手段。
它可以将复杂的振动信号分解为不同频率的成分,帮助我们找出主要的振动频率和对应的振源。
例如,如果在频谱中发现某个特定频率的振动幅值较大,就可以通过分析发动机的结构和工作原理,判断该频率可能与哪个部件的运动相关。
除了频谱分析,时域分析也是重要的方法之一。
通过观察振动信号在时间轴上的变化,可以了解振动的趋势和周期性。
此外,还可以使用模态分析技术,确定发动机结构的固有振动特性,如固有频率和振型,从而为优化设计提供依据。
对于汽车发动机的振动控制,有多种策略可以采用。
在设计阶段,可以通过优化发动机的结构来减少振动的产生。
航空器用发动机的振动分析与控制
航空器用发动机的振动分析与控制摘要:航空器用发动机的振动分析与控制是航空工程领域中的重要课题之一。
本文将从振动的定义和产生原因开始,介绍航空器发动机振动的分类、分析方法及其对航空器性能和安全的影响。
接着,本文将介绍航空器发动机振动的控制方法,包括主动控制和被动控制,以及当前研究的趋势和挑战。
最后,本文总结了航空器用发动机振动分析与控制的重要性和挑战,并展望了未来研究的方向。
1. 引言航空器的发动机是其关键部件之一,负责提供动力以驱动飞机运行。
然而,发动机的振动问题会影响到航空器的性能和飞行安全。
因此,对航空器用发动机振动进行分析与控制是航空工程的重要课题之一。
2. 发动机振动的定义和产生原因振动是物体在运动过程中偏离平衡位置来回摆动的现象。
在航空器的使用过程中,发动机的振动主要来源于以下几个方面:不平衡、失调、共振和外界激励。
3. 航空器发动机振动的分类根据振动的性质和来源,航空器发动机的振动可以分为噪声振动和结构振动。
噪声振动是指由于发动机内部燃烧过程和机械运动引起的声音振动,而结构振动则是由于发动机结构本身的固有振动引起的。
4. 航空器发动机振动的分析方法为了对航空器发动机的振动进行分析,研究人员使用了多种分析方法。
常用的方法包括有限元分析、频谱分析、时域分析和傅立叶变换等。
5. 航空器发动机振动对性能和安全的影响航空器发动机的振动问题会对飞行器的性能和安全产生重要影响。
振动会导致材料疲劳、结构共振、机体损坏等问题,降低航空器的可靠性和寿命。
6. 航空器发动机振动的控制方法航空器发动机振动的控制方法可以分为主动控制和被动控制两种。
主动控制包括主动振动控制和振动源控制,通过应用传感器和反馈控制策略来减小振动。
被动控制则是通过材料选择、结构改进和减震装置等手段来减小振动。
7. 当前研究的趋势和挑战当前,航空器用发动机振动分析与控制研究的趋势主要包括:多学科协同设计、智能控制和综合性能评估等。
然而,该领域仍面临着挑战,如多尺度、多物理场、耦合振动等问题。
汽车发动机的振动分析与控制
(3.2-3)
令TF= TD= TR,TR称作传递率。TR随ζ和λ变化曲线如
图3.2-3,由图可见:
(1)λ=0,λ= 2 时,TR=1,与阻尼无关,传递的
力或位移与施加给系统的力或位移相等;
(2)0<λ< 2 时,传递的力或位移都比施加的力
或位移大
(3)λ> 2 时,TR随激励频率的增大而减小。
M主
=
Pt h
=
Pt r
sin(α
+
β)
=
Pg
sin(α + β) cos β
r
+
Pj
sin(α + β) cos β
r
=
M
p
+
M
j(3.1-10)
可见,气体压力和往复惯性力对曲轴产生周期
性转矩,变动幅值较大,激起曲轴系统的扭转振动。
根据作用力与反作用力,活塞作用在缸体上的侧向
压力为
,它所产生的反力矩使发动机缸体
Nx = Pg + Pj − Pr cosα Ny = Pg tan β + Pj tan β + Pr sinα
(3.1-13) (3.1-14)
曲轴作用在轴承上的铅垂力
N
′
x
=
Nx
,该力由三部分
组成:气体压力 Pg与作用在发动机气缸顶部的气体
压力 Pg′( Pg′ = Pg )互相平衡,不会引起汽车振 动;往复惯性力 Pj 和惯性离心力 Pr 的铅垂分量会
绕水平y轴转动的干扰力矩My等于各缸铅锤干扰力
对y轴的力矩,即
n
n
∑ ∑ M y = (m1 − m2)rω2 li cos(ωt +ϕi ) − m2rω2λ li cos(ωt +ϕi )
航空发动机振动测试与分析
航空发动机振动测试与分析随着现代飞机的飞行速度和高度不断提高,对于航空发动机的性能和安全性更是要求越来越高。
在发动机的设计和制造中,振动测试与分析是非常重要的一个环节。
本文将从航空发动机振动产生原因、测试方法以及分析结果等方面探讨航空发动机振动测试与分析。
一、航空发动机振动产生原因航空发动机进行振动测试的目的是为了判断其在使用过程中是否会出现不正常的振动现象。
那么,航空发动机为什么会产生振动呢?这个问题需要从以下几个方面逐一解答。
1. 不平衡不平衡是导致航空发动机振动的最主要原因。
当发动机部件的重量分布不均匀,或者质心与转轴不在同一位置时,就会引起不平衡。
这样,在高速旋转时就会引起离心力作用,导致整个发动机也发生振动。
2. 根扭根扭是指发动机转子以扭转模式振动的一种现象。
这种振动通常是由于转子的弯曲或者断面形状不均匀所引起的。
根扭会导致转子在高速旋转时发生扭动,进而会引起整个发动机的振动。
3. 机械共振机械共振是指发动机受到外界激励作用,发动机各部件均以共振模式振动时产生的一种现象。
机械共振往往是在特定的频率范围内发生,如果这种共振模式与发动机工作频率相似,那么就会导致整个发动机产生严重的振动。
二、航空发动机振动测试方法了解了航空发动机振动的产生原因,接下来我们来了解一下航空发动机振动测试的方法。
1. 简单的直接测量法直接测量法是指通过安装加速度计来测量发动机的振动情况。
这种方法简单易行,但是只能对整个发动机的振动情况进行监测,无法确定引起振动的具体原因。
2. 多点振动测试法多点振动测试法是指在整个发动机上安装多个加速度计,同时对每个加速度计的输出结果进行同步处理,以确定发动机各部件的振动情况,并尝试确定引起振动的原因。
多点振动测试法需要使用高精度的测量设备,且测试比较复杂,需要专业人员进行操作。
3. 模态测试法模态测试法是一种基于振动模态分析的测试方法,旨在研究发动机在不同振动模态下的自然频率和振动形态,以确定其振动特性和原因。
航空发动机整机振动分析与控制
区域治理前沿理论与策略航空发动机整机振动分析与控制李文龙中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司,辽宁 沈阳 110043摘要:发动机整机振动对发动机的性能有着直接的影响,尤其是在飞行过程中的整机振动会增加磨损,导致系统故障,从而造成不可预知的后果。
基于此,下文对航空发动机整机振动的振源进行了分析,并总结了常用的控制方法,以便为解决航空发动机整机振动问题提供参考价值。
关键词:航空发动机;整机振动;控制方法航空发动机整机振动故障是发动机工作中比较常见和危害较大的故障,随着航空发动机推力和旋转速度的不断增长,发动机结构承受的动态强度和振动载荷越来越大,从而对航空发动机的性能产生了极大的影响。
同时,飞机在飞行中过量的振动也会增加相应的磨损,从而导致严重故障和系统损失,所以如何及时排除发动机振动故障是发动机研制中的重要课题。
一、航空发动机整机振动的振源分析目前,航空发动机整机振动的故障类型主要包括转子不平衡、转子弯曲、主轴承故障、不均匀气流涡动等,下面是对其中集中故障类型产生原因的分析:1气流原因对于气流的原因主要包括两种,一种是叶栅尾流,其造成的振动是在航空发动机环形气流通道中,由于静子叶片的存在使得叶片下游的气流总压和流速有所降低,而当转子叶片通过这段区域时,所受的气动力将有所改变,从而激起叶片的振动;另一种是封闭气流,其是因压气机转子和静子之间有漏气,对压气机的效率有一定的影响,并且气体在封闭腔内旋转滞后于转子运动,从而造成压力分布不均匀,引起整机振动现象。
因此,为了减少气流振动,相关人员可以采取加装周围遮挡、阻尼密封等手段来减小气流在封闭腔内的流速。
2转子故障引起的振动2.1转子不对中航空事业的快速发展,使得相关人员对航空发动机的转速和推重比的要求越来越高,并且因轴系不对中而引起的振动故障也呈现出了上升趋势。
而航空发动机中如果转子不对中,就会造成轴承磨损、转机摩擦等故障,对航空发动机的稳定性产生极大的威胁,同时一般情况下,可以将转子不对中分为轴承不对中和联轴器不对中两种。
航空发动机整机振动控制技术分析
航空发动机整机振动控制技术分析摘要:本文主要对航空发动机整机振动控制技术进行解析。
首先阐述航空发动机整体振动控制技术的设计过程,同时从航空发动机整机振动控制技术的装配过程以及验证过程等方面,详细解析了控制技术的操作要点。
关键词:航空发动机;整机振动;控制技术引言航空发动机整机一旦出现振动问题会影响到飞机的安全飞行,因此需要明确发动机振动的影响因素,通过利用现代化技术来控制振动现象,从而提升航空飞机发动机的运行稳定性。
1 航空发动机整体振动控制技术的设计过程(1)系统动力学设计。
在该设计过程中,主要研究的是转子动力学系统,特别是转子临界转速问题,确保其运行的稳定性,才能达到使用的效果。
比如某发动机本身就有双转子临界转速的结构,但是没有实现系统整体性判定,容易导致发动机过载或者不同心的问题,所以研究人员展开分析和研究,耦合系统振动特性存在偏差。
此外,发动机系统设计中,应积极有序的组织进行线性系统振动分析,优化系统内技术参数,比如刚度参数、阻尼参数等,从而得出最佳的设计效果。
在发动机技术不断发展与提升的背景之下,要处理强非线性因素适应度,就要进行整个系统的振动控制,实现综合性分析。
发动机的基本参数是人们关注的重点,集中分析概率分布,并且选择合适的处理措施。
但是也要注意,结构功能差组合参数、装配过盈范围参数以及温度梯度参数等,都进行动柔分析。
因此,技术人员为了预防发生整机振动的问题,通常要将整体结构作为系统展开分析,分析研究力学特性结构,掌握振动原理,提高设计水平。
(2)支承连接系统动力单元。
经过动力学分析后发现,很多人对于航空发动机的振动解决方法有所掌握,但是还存在支点准确性以及连接结构动柔度不合格的问题。
因此测量支点的精柔度极为重要,所以要充分的关注影响参数变化的因素,防止发生零部件变形的问题,特别是轴承与游隙的控制,确保数据的完整性。
在常规数据分析是,临界转速对支点柔度较为敏感,所以也能够保证静子轴承结构体系设置合理,工作温度参数符合要求,集中处理振动测试项目,保证两者关系的正常化,解决存在的问题,发布相关的处理措施。
汽车发动机曲轴扭转振动分析及控制(1)
- I -
重庆大学硕士学位论文
ABSTRACT
Due to the more stringent legislations of vehicle noise and emission as well as the increasing expectation by the consumers, researches on the noise, vibration and harshness (NVH) have become more important in recent years. The traditional cranktrain torsional vibration analysis method is time consuming and needs a lot of experiments to validation in order to gain the high accurate results. The new method which combines finite element method (FEM) and multibody system simulation (MSS) appeared as an alternative choice. This new method has changed the engine design process greatly by employing simulation technique instead of costly experiments (TEST CELL). This paper lucubrated the approach of modeling engine cranktrain MSS simulation model, the analysis model with flexible crankshaft ,flexible con rod and engine block is implemented. The dynamic vibration behavior of cranktrain is obtained after vibration characteristic analysis. Furthermore, the complete dynamic behavior is achieved through forced torsional vibration analysis. On the basis of analysis result, this paper designed torsional damper and optimized the basic parameters of cranktrain. The general rules of structure modification’ s influence on system vibration behavior is researched and simula的研究现状
汽车发动机曲轴扭转振动分析及控制
汽车发动机曲轴扭转振动分析及控制社会经济在进行着快速的发展中,人们对于汽车的使用量也在逐渐的增加,我国对于汽车建设中是要求也越加严苛。
在汽车公司进行汽车设计的过程中,对于发动机及行驶中的稳定程度越加重视。
汽车发动机曲轴扭转振动是汽车公司在对于发动机研究中的热点课题。
本为对于发动机的曲轴扭转技术进行较为全面的分析。
标签:曲轴系;扭转振动;优化设计0 前言增加对于汽车发动机的振动分析与控制,在一定程度上面可以将汽车的内部结构进行优化,增加发动机的使用时间与汽车行驶过程中的稳定性能。
曲轴扭转是发动机在工作过程中的主要部件,性能的好坏将直接对于汽车的整体性能进行影响。
本文主要对于汽车中的曲轴扭转振动进行分析研究,这项研究是十分具有实际意义的。
1 汽车发动机曲轴扭转振动系统理论分析1.1 ADAMS多刚体动力学理论ADAMS动力学理论主要使用坐标方程式进行汽车在行驶中的发动机系统的分析。
在ADAMS动力学理论中,将动力系统内的关性参考系中的坐标与方位坐标进行标注,并使用相对应的数学方程式进行多余坐标的约束,进而将已经标注的坐标进行变量。
在对于动力学的分析过程中,使用数学方程式可以将计算的效率进行大幅度提升。
1.2 ADAMS多柔体动力学理论在进行汽车生产建设中,在机械系统中已经广泛使用柔性材料,是生产设备运行中速度较快,但是运行的精度也在不断的提升,设备内的动力学性能变得更加繁琐。
刚性研究体系已经不能满足对于动力学的研究,因此柔体动力学理论就在这种情况下产生。
这种研究体系一般情况下是以刚性动力学体系作为参照依据,在对于柔体的研究中进常采用不同的处理形式。
在一定程度上面刚性与柔性的个、动力学体系进行共同使用,可以对系统中的动力学进行更加全面的认识[1]。
2 曲轴动力学研究模型2.1 三维几何模型三维几何模型可以将曲轴系统的中每个零件间的关系进行清晰的展示。
按照零件的规格与参数,利用相对应的三维软件就可以建立相对应的三维几何模型。
柴油机振动分析研究
柴油机振动分析研究柴油机是一种重要的动力设备,用于汽车、船舶、发电机等领域。
然而,由于柴油机运转时有振动产生,这给机器的工作效率和使用寿命带来了负面影响。
因此,对柴油机振动进行研究和分析,可以优化其结构和工作参数,达到减少振动的目的。
柴油机振动主要有以下几种:1.机械振动机械振动主要是由于发动机内部的机械部件运转时带来的振动,如活塞、连杆、曲轴等。
这些部件在高速运转时会产生很大的震荡力,从而导致机器整体产生振动。
2.气动振动气动振动主要是由于柴油机排放废气过程中的前、后冲冲击波,会导致机器内部产生气体振动。
这些振动会通过机器整体传递,使得工作环境产生较大的噪音和震感。
3.热应力振动当柴油机在高温、高压环境下工作时,机器内部的金属材料会发生热膨胀和收缩,从而产生不均匀的应力分布。
这些应力分布会引起机器的微小振动,从而对机器的工作效率和寿命产生影响。
针对以上振动问题,我们可以采取以下措施进行研究和分析,优化柴油机的振动性能:1. 机械结构优化通过改善柴油机的机械结构设计,降低机器内部的滑动摩擦和压力差,从而减少活塞、连杆、曲轴等机械部件的振动。
常见的优化措施包括改进柴油机的径向和轴向运动精度、提高机械部件的装配精度和润滑性能等。
2. 气动特性优化通过改善柴油机的进、排气系统,增加气体的流动稳定性,减少排气压力冲击波的大小和频率,从而降低振动产生。
常见的优化措施包括改进燃油喷射系统、加强气流引导和缓冲设计等。
3. 热应力控制通过改进柴油机的材料性能,增加机器内部金属材料的韧性和抗疲劳性,从而减少因温度变化引起的振动。
常见的优化措施包括优化柴油机的密封装配和预热控制、采用高抗疲劳性材料等。
通过以上研究和分析,我们可以优化柴油机的结构和工作参数,降低机器产生的振动,从而提高机器的工作效率、延长机器的使用寿命,甚至减少对环境的影响。
因此,柴油机振动研究和分析具有重要意义,是改进柴油机性能的关键要素。
为了更好地理解和分析柴油机振动情况,我们需要收集和分析相关数据。
汽车振动总结报告范文(3篇)
第1篇一、引言汽车振动是汽车在行驶过程中不可避免的现象,它不仅影响驾驶舒适度,还可能对汽车性能和寿命产生影响。
为了提高汽车振动性能,降低振动水平,保障行车安全,本文对汽车振动进行了全面总结,分析了振动产生的原因、振动测试方法、振动控制措施等方面,旨在为汽车振动研究和改进提供参考。
二、汽车振动产生的原因1. 发动机振动发动机是汽车的动力源泉,其振动产生的主要原因有:(1)发动机本身结构特点:如曲轴、连杆、气缸等部件在运动过程中会产生振动。
(2)燃烧过程:发动机燃烧过程中,燃气压力和燃烧力会产生周期性振动。
(3)传动系统:发动机与传动系统之间的连接部分,如曲轴、凸轮轴、传动轴等,在传递动力过程中会产生振动。
2. 底盘振动底盘是汽车承载和传递动力的基础,其振动产生的主要原因有:(1)车轮与地面接触:车轮与地面接触时,由于路面不平、轮胎磨损等因素,会产生振动。
(2)悬挂系统:悬挂系统在支撑车身、吸收路面冲击和振动等方面起着重要作用,其性能直接影响底盘振动。
(3)轮胎:轮胎的弹性、刚度、花纹等因素都会对底盘振动产生影响。
3. 车身振动车身振动产生的主要原因有:(1)车身结构:车身结构设计不合理、焊接质量差等会导致车身振动。
(2)车身装饰件:车身装饰件固定不牢固、共振等也会引起车身振动。
(3)乘客和货物:乘客和货物的分布、重量等因素会影响车身振动。
三、汽车振动测试方法1. 时域分析时域分析是通过记录振动信号的时间历程,分析振动信号的幅值、频率、相位等特性。
常用的时域分析方法有:(1)时域波形分析:观察振动信号的波形,判断振动信号的稳定性、幅值大小等。
(2)时域统计分析:计算振动信号的统计特性,如均值、方差、均方根等。
2. 频域分析频域分析是将时域信号通过傅里叶变换转换为频域信号,分析振动信号的频率成分和能量分布。
常用的频域分析方法有:(1)快速傅里叶变换(FFT):将时域信号转换为频域信号,分析振动信号的频率成分。
摩托车发动机的振动分析与控制
摩托车发动机的振动分析与控制发动机振动是摩托车发动机设计中必须认真分析和研究的重要问题,而发动机振动的强弱则反映出一个摩托车整体性能的优劣,同时也影响到使用中的安全性与寿命。
根据当前的研究成果,摩托车发动机的振动是不可能完全消除的,因此通常情况下都是采用一些削幅或隔振措施来减小发动机的振动,从而提升发动机的性能与安全舒适性。
在这一方面,我国的发动机振动控制技术研究仍相对落后,甚至在一些领域仍处于空白状态,这对我国的摩托车发动机技术的发展产生了巨大影响,因此,加强对其振动分析和控制的研究至关重要。
一、发动机振动分析(一)发动机振源分析摩托车发动机在使用过程中的高速运转会产生振动现象,这种振动是由当前发动机技术中的活塞、连杆以及曲柄机构的固有设计特性决定的,就目前的发动机技术而言,发动机的振动是无法避免的。
从发动机振动的发生原理分析,发动机的高速运转会产生惯性激振力、力矩和倾覆力矩,其中惯性激振力就是我们所感受到的振动。
以单缸四冲程发动机为例,如图1所示。
公式(1)、(2)中;ω为曲柄转速;曲柄与曲柄销的质量为m;曲柄质心到回转中心的距离用S表示;连杆分解在A点的质量用m1表示;活塞、活塞环、活塞销与连杆分解在B点的质量和用m2表示;r是曲柄半径;A2、 A4、A6是与r /l相关的常数;公式中的l为连杆长度;C1、C3、C5是与r /l相关的常系数;I代表连杆的修正转动惯量;λ代表曲柄连杆之比;连杆作用力在X方向上的分量;φ代表曲柄的转角。
(二)发动机激振力和力矩对振动的影响发动机的振动与多项技术参数有关。
发动机的转速与惯性力和惯性力矩之间存在关联,而倾覆力矩也同样在一定程度上对发动机的振动产生影响。
统称情况下,发动机的振动情况会随着激振力与力矩的振动频率变化而产生不同振动效果。
例如发动机在低速向高速不断变化的过程中,激振力与力矩的振动频率也会不断发生改变,当振动频率达到与摩托车系统固有的频率一致时,则会产生两种频率之间的共振,振幅增加,此时感受到的整个摩托车系统的振动会迅速加剧。
航空发动机振动特性分析与控制
航空发动机振动特性分析与控制随着机组高度和速度的不断提升,发动机振动成为影响航空安全、舒适性和可靠性的重要因素之一。
在进行航空发动机设计和研发时,需要对其振动特性展开分析和控制,以取得更好的飞行效果。
航空发动机振动的分类航空发动机振动主要分为两种类型:强迫振动和自由振动。
强迫振动是由于发动机叶轮和燃烧室的旋转产生的离心力和静力不平衡等因素导致的。
这种振动一般都具有周期性、可预测性和可控性等特点,属于低频振动。
自由振动主要由于发动机各部件的结构和材料特性所引起的共振现象,具有无规律和不可预测的特点,属于高频振动。
航空发动机振动分析航空发动机振动分析是对发动机振动特性的系统研究,其主要目的是预测和控制振动,保证发动机在飞行过程中的安全和性能。
现代航空发动机振动分析主要采用数值模拟和实验测量两种方法。
数值模拟是运用有限元分析和计算流体力学等数值方法对发动机进行虚拟仿真,对发动机在不同运行状态下的振动特性和相应的受力情况进行预测和分析。
数值模拟可以在设计阶段提前发现和解决潜在的振动问题,极大地缩短了发动机的设计周期和成本,提高了可靠性和性能。
实验测量是通过人工或自动检测设备对发动机振动进行实时监测和测量,获得振动参数,并进行分析和处理。
现代实验测量技术包括激光干涉、电容传感、压电传感等,可以实时地监测发动机在飞行过程中的振动情况和性能,提供有力的依据和数据支持。
航空发动机振动控制航空发动机振动控制是对发动机振动进行预测和防护的过程。
其具体目的是降低发动机振动对机身及舒适性的危害,提高发动机的可靠性和性能。
现代航空发动机振动控制方法主要包括被动和主动两种方式。
被动控制主要采用弹性材料、锁紧装置、防振器等被动减振措施,通过改变发动机的振动环境和结构刚度等因素来控制振动。
主动控制则通过引入反向振动波、采用电子注入等高新技术手段,对发动机的振动进行实时控制和调整,从而达到减振的目的。
航空发动机振动控制的现状与展望航空发动机振动控制技术的发展已经成为当前航空工业技术发展的重要方向之一,其对于提高航空安全、舒适性和可靠性具有重要作用。
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3.1发动机的振动激励源分析
3.1.1单缸发动机的激励源
2.单缸发动机的总激励源
曲轴的受力平衡方程:
Fx 0 N x P tc o s P rc o s 0 Fy 0 N yP tsinP rsin0
x O C O A O B c o s A B c o s
rco slco sr(co s 1co s)
r / l 为曲柄半径与连杆长度之比。
3.1发动机的振动激励源分析
3.1.1单缸发动C O A O B c o s A B c o s
rco slco sr(co s 1co s)
一反转力偶,该反转力矩通过发动机支承点传到车架上,使整车产生横向摆动; 旋转质量的惯性离心力的水平分量传到车架上,引起整车水平振动。
3.1发动机的振动激励源分析
3.1.2多缸发动机的激励源
多缸直列发动机可视为由曲轴连接起来的几个单缸发动机。作用在整个 缸体上的干扰力,应是各单缸受到的干扰力组成的一组空间力系。
多缸发动机受力
发动机缸体受力
总铅垂干扰力为:
P x P rx Pj
n
n
(m 1 m 2 )r2 c o s (ti) m 2r2 c o s2 (ti)
i 1
i 1
3.1发动机的振动激励源分析
3.1.2多缸发动机的激励源
多缸发动机受力
发动机缸体受力
水平干扰力仅与旋转质量的离心惯性力 P r
根据△ABC和△OAB的几何关系,得:
xl(12)r(coscos2)
4
4
l(12)r(costcos2t)
活塞位移的近似公式。
xr(4 sintsin24t)
xr2(costcos2t)
2
活塞速度公式。
活塞加速度公式。
集中在活塞销上质量的往复惯性力:P jm 2x m 2r2(co stco s2 t)
n
Py Pry m1r2 sin(ti) i1
的水平分量有关:
3.1发动机的振动激励源分析
3.1.2多缸发动机的激励源
活塞的受力平衡方程:
Fx 0 P tcos(P gPj)0 Fy 0 Pt sinPn0
可解出连杆的轴向力 P t 和活塞的侧向压力 P n :
Pt
Pg Pj cos
Pn(PgPj)tan
3.1发动机的振动激励源分析
3.1.1单缸发动机的激励源
2.单缸发动机的总激励源
迫使曲轴旋转的主动力矩为:
第3章 发动机的振动分析与控制
3.1发动机的振动激励源分析 3.2发动机隔振技术 3.3发动机气门振动
3.1发动机的振动激励源分析
3.1.1单缸发动机的激励源
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 激励源之一。
发动机悬置系统是汽车振动系统重要的子系统,适当选择发动机 支承参数,不仅可使整车振动及噪声水平明显下降,而且能防止发动 机机件过早损坏,提高车上各零部件的疲劳寿命。
解出支承的反作用力:
NxP gPjP rcos N y P gta n P jta n P rs in
曲轴作用在轴承上的铅垂力
N
' x
Nx
,由三部分组成:
气体压力 P g
与作用在发动机气缸顶部的气体压力
P
' g
互相平衡,只能使气缸
受到拉伸或压缩,不会引起汽车振动;往复惯性力 P j 和惯性离心力P r 的铅
n
m1r2 cos(ti) i1
3.1发动机的振动激励源分析
3.1.2多缸发动机的激励源
多缸发动机受力
发动机缸体受力
往复惯性力的合力为:
n
n
P j m 2 r2 c o s (ti) m 2r2 c o s2 (ti)
i 1
i 1
3.1发动机的振动激励源分析
3.1.2多缸发动机的激励源
垂分量会传到车架上,引起整车的铅垂振动。
3.1发动机的振动激励源分析
3.1.1单缸发动机的激励源
2.单缸发动机的总激励源
曲轴作用在轴承上的水平力
N
' y
Ny
,由三部分组成:
N y P gta n P jta n P rs in
气体压力和往复惯性力部分 PgtanPj tan与活塞对缸壁的压力 P n ' 构成
3.1发动机的振动激励源分析
3.1.1单缸发动机的激励源
1.惯性力激励源
讨论发动机振动时,常在保证重心位置和总质量不变的条件下,把 整套曲柄连杆的质量用集中在曲柄销与活塞销上的两个质量来代替。
集中在曲柄销的质量等速圆周运动的离心 惯性力为:
Pr m1r2 为曲轴的角速度。
集中在活塞销的质量作上下往复运动:
化一次,称为一次惯性力。
(它2)变幅化值二为次m,2称r为2二,次变惯化性频力率。等于2倍的曲轴角速度即 2 ;曲轴每转一转,
3.1发动机的振动激励源分析
3.1.1单缸发动机的激励源
2.单缸发动机的总激励源
当发动机工作时,作用在曲柄连杆机构上的主动力是:
p g 为活塞顶面上气体的爆发压力; D 为活塞直径。
多缸发动机受力
发动机缸体受力
3.1发动机的振动激励源分析
3.1.2多缸发动机的激励源
多缸发动机受力
发动机缸体受力
设以 i 表示第i个曲柄相对于第1个曲柄的夹角,设有n个缸,可得回
转离心力在垂直方向的合力为:
P r x m 1 r 2 [ c o s ( t 1 ) c o s ( t 2 ) c o s ( t n ) ]
M 主 P thP trsin ( )
sin ( ) sin ( ) P g co s r P j co s rM p M j
由上式可知,气体压力和往复惯性力对曲轴产生周期性转矩,变动幅值较 大,激起曲轴系统的扭转振动。 活塞作用在缸体上的侧向压力为:Pn' Pn ,这产生一反力矩,使发动机缸 体绕曲轴轴线作反向转动 。
3.1发动机的振动激励源分析
3.1.1单缸发动机的激励源
1.惯性力激励源
集中在活塞销上质量的往复惯性力:
P jm 2x m 2r2(co stco s2 t)
m 2 r2c o st m 2r2c o s2t
单缸发动机中往复运动部分的惯性力由两部分组成:
(1)幅值为 m 2 r 2 ,变化频率等于曲轴角速度即 ;曲轴每转一转,它变