第三章 汽车发动机的振动分析与控制

汽车振动与噪声的有关理论和实际情况。详细而且比较系统,对汽车行业从业者有很大的指导意义~

第三章汽车发动机的振动分析与控制

汽车振动与噪声的有关理论和实际情况。详细而且比较系统,对汽车行业从业者有很大的指导意义~

本章内容发动机的振动激励源分析单缸发动机的振动激励源多缸发动机的振动激励源

发动机隔振技术隔振原理发动机悬置系统动力学模型及优化设计

发动机气门振动发动机气门振动模型发动机气门振动控制措施

汽车振动与噪声的有关理论和实际情况。详细而且比较系统,对汽车行业从业者有很大的指导意义~

3.1发动机的振动源分析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，因此动力总成以及其与车架相连的支承元件所组成的发动机悬置系统是汽车振动系统中重要的子系统。 1.惯性力激励源讨论发动机振动时,在保持重心位置和总质量不变的条件下，把整套曲柄连杆机构的质量用集中在曲柄销与活塞销上的两质量代替。曲柄连杆机构可简化为图3.1-1所示的系统。

汽车振动与噪声的有关理论和实际情况。详细而且比较系统,对汽车行业从业者有很大的指导意义~

质量m1由曲柄销、曲柄和连杆大端组成，m1产生回转离心力；质量m2由活塞组和连杆小端组成，m2产生往复惯性力。集中在曲柄销上的质量m1作等速圆周运动，惯性离心力为

Pr= m1rω 2 (3.1-1)式中，ω为曲轴角速度。

汽车振动与噪声的有关理论和实际情况。详细而且比较系统,对汽车行业从业者有很大的指导意义~

式(3.1-1)为单缸发动机回转部分的离心力，其大小不变，方向随着曲柄回转且总是沿着曲柄半径方向向外作用。集中在活塞销上的质量m2作上下往复运动，由图 3.1-1所示的几何关系，m2沿x轴的位移 x= O C+ C A= O B cosα+ A B cosβ= r cosα+ l cosβ 1= r (cosα+ cosβ ) (3.1-2)λ式中，=r/l为曲柄半径与连杆长度之比。λ由图中△ABC和△OAB的几何关系，可得λ2λ (3.1-3) x= l (1 )+ r (cosω t+ cos 2ω t )4 4

汽车振动与噪声的有关理论和实际情况。详细而且比较系统,对汽车行业从业者有很大的指导意义~

式(3.1-3)是活塞位移的近似公式。于是可求速度和加速度，为λ dx x== rω (sinω t+ sin 2ω t )dt 2 d2x x= 2= rω2 (cosωt+λ cos2ωt) dt

(3.1-4) (3.1-5)

集中质量m2的往复惯性力为

(3.1-6) Pj= m2 x= m2 rω 2 cosωt m2λ rω 2 cos 2ωt由上式可见，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m2rω2,变化频率为ω;(2)幅值为m2rλω2,变化频率为2ω。

汽车振动与噪声的有关理论和实际情况。详细而且比较系统,对汽车行业从业者有很大的指导意义~

2.单缸发动机的总激励源发动机工作时，曲柄连杆机构上的主动力是π D2 (3.1-7) Pg= ( pg 1) 4 pg为式中，活塞顶面上气体的爆发压力；D为活塞直径。

汽车振动与噪声的有关理论和实际情况。详细而且比较系统,对汽车行业从业者有很大的指导意义~

由图3.1-2可写出活塞受力平衡方程

∑F∑F

x

=0=0

P cosβ (P+ Pj )= 0 t gPt sinβ Pn= 0

(3.1-8)

y

可得连杆的轴向力 P和活塞的侧向压力 Pn: tPt= Pg+ P j cosβ

(3.1-9)

P= (P+ Pj )tanβ n g

汽车振动与噪声的有关理论和实际情况。详细而且比较系统,对汽车行业从业者有很大的指导意义~

使曲轴旋转的主动力矩为M主= Ph= Pr sin(α+β )= Pg t t sin(α+β ) sin(α+β ) r+ Pj r= M p+ M j (3.1-10) cosβ cosβ

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绕曲轴轴线作反向转动。 Pn′= Pn (3.1-11)

M反= Pn′OA= M主

汽车振动与噪声的有关理论和实际情况。详细而且比较系统,对汽车行业从业者有很大的指导意义~

由图3.1-2b可写出曲轴的受力平衡方程∑ Fx= 0 N x Pt cosβ+ Pr cosα= 0

∑F

(3.1-12)

y

=0

N y Pt sinβ Pr sinα= 0

可得支承的反作用力

N x= Pg+ Pj Pr cosα N y= Pg tanβ+ Pj tanβ+ Pr sinα

(3.1-13) (3.1-14)

汽车振动与噪声的有关理论和实际情况。详细而且比较系统,对汽车行业从业者有很大的指导意义~

曲轴作用在轴承上的铅垂力 N x′= N x,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′ ( P′= P )互相平衡，不会引起汽车振 g g动；往复惯性力 Pj和惯性离心力 Pr的铅垂分量会传到车架上，引起整车的铅锤振动。′曲轴作用在轴承上的水平力为 N y( N y′= N y)也由三部分组成：其中，气体压力和往复惯性力与活塞对缸壁的压力( Pg tanβ+ Pj tanβ= P′ )构成反转力偶，即为式 n (3.1-11)。该反转力矩将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。

汽车振动与噪声的有关理论和实际情况。详细而且比较系统,对汽车行业从业者有很大的指导意义~

3.1.2多缸发动机的激励源作用在整个缸体上的干扰力是各缸体受到的干扰力组成的一组空间力系。如图3.1-3所示，可简化为图 3.1-4。

汽车振动与噪声的 …… 此处隐藏：1656字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……