YC6113柴油机噪声源识别及薄壁件低噪声结构优化

摘要

动力机械的辐射噪声取决于结构表面振动，通过控制振动来降低辐射噪声是机械工程师长期追求的目标。本文以YC6113柴油机为研究对象，对柴油机辐射噪声进行了全面系统的理论分析和试验研究。其主要研究内容和成果如下： 首先在外特性下测试了发动机的整机噪声声压级，计算得到了声功率级。结果表明：在标定工况发动机的整机噪声声压级达到了97.21 dB(A)。测量结果表明：齿轮室面的噪声声压级明显高于其他测点，对整机噪声声功率级贡献最大；其次是进气侧、排气侧和顶面；飞轮侧的噪声值最低，对整机噪声的贡献最小。其次利用全声息技术和屏蔽消元法对发动机进气侧、排气侧、齿轮室侧以及顶面进行噪声源识别的测试，找出各个噪声辐射面噪声较大的地方。结果表明油底壳、齿轮室盖板以及缸盖罩等零部件辐射的噪声较大。针对油底壳、齿轮室盖板以及缸盖罩等薄壁零部件辐射噪声较大的试验结果，应用有限元法对上述三薄壁零部件进行了模态计算和低噪声结构优化。缸盖罩的模态计算表明其第四阶固有频率发生共振；因齿轮室盖板设计空间的限制，采用加筋和增加凸台的优化方案，优化后固有频率提高不多；对齿轮室盖板采用屏蔽措施。台架试验结果表明，屏蔽齿轮室盖板后发动机前端和整机噪声声压级在标定工况分别下降了1.40dB(A)和1.31dB(A)。油底壳模态计算表明，油底壳模态密集，整体刚度小；油底壳深底面、油底壳浅底面、油底壳侧面、油底壳浅底面以及连接深底面和浅底面的中间位置局部振动比较强烈。对上述四个部位采用增加冲压槽的优化方案，优化后一阶固有频率增加了17.4Hz，其它阶固有频率都有所增加。考虑到汽车在行驶中机油液面变化不能太大，油底壳增加了一块挡油板，并对挡油板进行低噪声结构优化。增加挡油板后固有频率进一步提高。试验结果表明，优化油底壳后柴油机在外特性转速下整机噪声声压级最大下降了0.56 dB(A)。缸盖罩模态计算表明缸盖罩顶板的局部振动强烈，刚度最差，并且第八阶固有频率发生了共振。对项板处采取了增加筋的宽度和筋的个数，并在顶板处增加迷宫盖板。增加筋的宽度和条数后固有频率有所提高；增加迷宫盖板后固有频率有所下降，但是其振动主要发生在迷宫盖板上，迷宫盖板对缸盖罩内部噪声有屏蔽作用。试验结果表明，优化缸盖罩后顶面和整机噪声最大下降了0.5dB(A)和0.54dB(A)。台架试验表明，通过以上方案的改进发动机噪声在标定工况整机噪声只有95.30dB(A)，比原来降低了1.51du3(A)，取得了良好的效果，达到了控制柴油机结构噪声辐射的目的。本文的研究方法，对现代发动机及其薄壁件低噪声结构设计具有重要的工程参考意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 引言

1.2发动机噪声的分类

1.3柴油发动机噪声控制国内外研究的现状

1.4本文研究的意义和主要内容

第二章YC6113柴油发动机整机声压级和声功率级测试及噪声源识别

2.1 引言

2.2发动机整机噪声测试

2.3噪声源识别技术

2.4 YC6113噪声源识别

2.5本章小结

第三章YC6113柴油机正时齿轮室罩盖模态分析及结构优化

3.1 引言

3.2有限元分析基本理论

3.3正时齿轮室罩盖模态分析

3.3.1有限元模型建立

3.3.2 齿轮室罩盖有限元分析边界条件的确定

3.3.3 出轮室盖板模态分析结果及分析

3.4齿轮室盖板结构优化

3.4.1齿轮室盖板结构优化

3.4.2改进后噪声测试

3.5屏蔽措施的采用

3.6本章小结

第四章YC6113柴油机油底壳模态分析及结构优化

4.1引言

4.2油底壳模态分析

4.2.1网格划分

4.2.2油底壳有限元分析边界条件的确定

4.2.3油底壳模态结果及分析

4.3油底壳结构优化

4.3.1油底壳采用加筋方法结构优化

4.3.2油底壳采用加板方法结构优化

4.4优化后噪声测试

4.5本章小结

第五章YC6113柴油机缸盖罩模态分析和结构优化

5.1引言

5.2缸盖罩模态分析

5.2.1网格划分

5.2.2缸盖罩有限元分析边界条件的确定

5.2.3缸盖罩模态分析结果及分析

5.3缸盖罩结构优化

5.4优化前后噪声对比

5.5所有改进措施的应用

5.6本章小结

第六章 全文工作总结与展望

6.1全文工作总结

6.2 工作展望

参考文献

致谢

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