【正文】 、聲學(xué)邊界元 (Harmonic Acoustic BEM)和 ATV(聲學(xué)傳遞向量 )計算聲場的方法，計算空間可以是時域也可以是頻域。曲軸空腔模型導(dǎo)入 到經(jīng)典界面后不進(jìn)行模態(tài)分析直接“ write”成 .cdb 文件。單擊菜單下的【 Import】，將曲軸的兩種 .cad 文件導(dǎo)入，并且進(jìn)行網(wǎng)格類型定義。邊界元中的前處理操作可以檢查網(wǎng)格是否適合邊界元計算，是必須要做的。雙擊結(jié)構(gòu)樹 Locations 下的 Faces，彈出面定義框，選中曲軸聲學(xué)網(wǎng)格， Side 處只選 positive，單擊【 OK】。 場點計算。在 Select Data 對話框先選擇一個點，單擊【 Display】按鈕，然后再選擇另外一個點，單擊【 Add】，最后選擇【 Format】→【 dB】，這時候曲線就是以聲壓 dB 的形式顯示，如圖 54 所示： 圖 54 曲軸 聲壓曲線圖 第五章 曲軸結(jié)構(gòu)的振動噪聲分析 38 線 1 代表場點 35123 的聲壓曲線圖 線 2 代表場點 35105 的聲壓曲線圖 1保存模型。最后，應(yīng)用 軟件采用有限元方法對曲軸結(jié)構(gòu)進(jìn)行聲場分析。在 Output Points 上單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇【 Create Single IOPoint】→【 New IOPoint】，然后單擊場點上的點，自由度選擇 S，用同樣的方法可以多選擇幾個點。雙擊 VibroAcoustic Response Solution ，輸入計算頻率的范圍：起始頻率 100HZ、終止頻率 3000HZ、每間隔 100HZ 計算一次。雙擊該分支，彈出對話框，在 Name 中輸入 Velocity BC Set，關(guān)閉對話框。場點網(wǎng)格不參與運算，只是方便查看聲壓云圖結(jié)果。單擊菜單【 Tools】下的【 Edit the Modal Type Definition】命令，選擇Indirect。同樣將曲軸幾何模型也寫成 .dat 文件。根據(jù)分析類型的不同，可以建立非耦合的聲學(xué)模型，也可以建立結(jié)構(gòu)和聲學(xué)耦合的模型。 Acoustics 簡介 LMS公司開發(fā)的基于 CATIA V5平臺的集成仿真 CAE平臺，主要有 Acoustics(聲學(xué) )、 Durability(耐久性 )、 Motion(多體動力學(xué) )、 Vibration(振動 )、 Structure(有限元前后處理 )、 Desktop(桌面 )和 Optimization(優(yōu)化 )等模塊工程。 （ 3）聲功率 (W)：聲源的強(qiáng)弱。并且在 處位移最大， 說明在該頻率下可能發(fā)生共振，振動幅度較大。 曲軸諧響應(yīng)分析 在 Ansys 經(jīng)典界面中對曲軸進(jìn)行諧響應(yīng)分析， 與整個機(jī)構(gòu)諧響應(yīng)分析時操作基本相同，只是在載荷簡化及施加時有所不同，具體表現(xiàn)為： 在曲軸上施加氣缸內(nèi)氣體對曲軸的壓力、往復(fù)慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力。旋轉(zhuǎn)慣性力在主軸頸處以慣性載荷的形式施加，取 ? =157rad/s。 結(jié)果顯示與輸出 本研究通過計算求得曲軸連桿機(jī)構(gòu)的前 6 階固有頻率如下表 42 所示： 表 42 曲軸連桿機(jī)構(gòu)模態(tài)結(jié)果 階次 固有頻率（ HZ） 最大變形量（ mm） 最大位移發(fā)生位置 1 飛輪邊緣 2 3567 2 缸活塞 3 3 缸活塞 4 4 缸活塞 5 1 缸活塞 6 1 缸連桿 第四章 曲軸連桿機(jī)構(gòu)及曲軸的動力學(xué)分析 25 與其對應(yīng)的振型如圖 45： 一階振型 二階振型 三階振型 四階振型 五階振型 六階振型 圖 45 各階振型圖 曲軸零件的模態(tài)分析 曲軸模態(tài)分析步驟與 整個機(jī)構(gòu)模態(tài)分析 步驟差別不大，只是不需要進(jìn)行接觸設(shè)置。在模態(tài)分析中 , 邊界條件的施加非常重要 ,它不僅影響計算的準(zhǔn)確合理性 ,甚至能決定計算能否完成 。 （ 3） 劃分網(wǎng)格 單元類型的選取在有限元模型建立的過程中是非常重要的，因為它直接關(guān)系到計算結(jié)果的精度以及所用的時間 ,通常對后者的影響尤為重要。采用“ Merge”命令可以將一些小面整合成一個完整且光滑的大面，用以減少接觸對，方便進(jìn)行接觸設(shè)置。 不同類型的文件在 WORKBENCH 中使用，以它們的擴(kuò)展名來區(qū)分： （ 1） *.agdb:DM 模型數(shù)據(jù)庫，為 DS 模塊保存幾何數(shù)據(jù)。 AWE 以其 Windows 風(fēng)格的友好界面，與 CAD 的直接雙向驅(qū)動功能，成為新一代的參數(shù)化建模工具，它代表了 CAE 的發(fā)展方向，將 CAE 的易用性提高到一個新的高度。 (3)后處理模塊 該模塊可以通過友好的用戶界面獲得求解過程的計算結(jié)果并對這些結(jié)果進(jìn)行運算，這些結(jié)果包括位移、溫度、應(yīng)力、應(yīng)變、速度及熱流等，輸出形式有圖形顯示和數(shù)據(jù)列表兩種。 本章小結(jié) 本章概述了有限元分析的基本理論和方法，并詳細(xì)的介紹了有限元動力學(xué)分析的理論基礎(chǔ)和一般的分析步驟。諧響應(yīng)分析是用于確定線性結(jié)構(gòu)在承受隨時間按正弦規(guī)律變化的載荷時的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，其目的是計算出結(jié)構(gòu)在幾種頻率下的響應(yīng)，并得到一些響應(yīng)值（通常是位移）對頻率的曲線，從這些曲線上可以找到“峰值”響應(yīng)，并進(jìn)一步觀察峰值對應(yīng)的應(yīng)力?？梢允┘映灰萍s束之外的其他載荷，但在提取時將被忽略，程序會計算出與所加載荷相應(yīng)的載荷向量，并將這些向量寫到振型文件中以便在模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析或瞬態(tài)分析中使用。如果指定了非線性單元，它們將被當(dāng)作是線性的。 第三章 有限元動力學(xué)分析理論 16 將 (5) 式 求解 ， 得到 n 個 特征 值 2wi ，將 wi 按 從小 到 大順 序 排列1 2 30 ... ... nw w w w? ? ? ?，可稱 nw 為第 n 階固有頻率。模態(tài)分析是結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計的核心，是進(jìn)行振動和噪聲預(yù)測的基礎(chǔ)。最初有限元法被用來研究飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力問題，目前，其解題范圍己經(jīng)包括了各個領(lǐng)域 (固體力學(xué)、生物力學(xué)、流體場、電磁場、溫度場、聲場 )的數(shù) 理方程；已經(jīng)成為解數(shù)理方程的一種非常受歡迎的，應(yīng)用極廣的數(shù)值計算方法。把實際作用于結(jié)構(gòu)上的載荷或邊界條件向節(jié)點上移植，以和原載荷或邊界條件等效。添加曲軸和飛輪后，選擇 “裝配約束“中的“距離”及“同心”命令，完成裝配 圖 221。利用鏡像對稱，得到整個連桿體并求和。最終形成第一單元曲拐 。 以曲軸和連桿體建模為例： （ 1）曲軸建模過程 曲軸 共有 4 個連桿軸頸和 5 個主軸頸，由于曲軸第一、二缸與第三、四缸為對稱結(jié)構(gòu)，因此在建立幾何模型時可以只建一半，再利用鏡像得到第二章 曲軸連桿機(jī)構(gòu)三維幾何模型的建立 7 另一半。 第二章 曲軸連桿機(jī)構(gòu)三維幾何模型的建立 6 第二章 曲軸連桿機(jī)構(gòu)三維幾何模型的建立 UG 軟件簡介 計算機(jī)輔助設(shè)計（ CAD）技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)領(lǐng)域中設(shè)計技術(shù)之一，也是使用最廣泛的技術(shù)之一。 (2) 徐紅梅在《內(nèi)燃機(jī)振聲信號時頻特性分析及源信號盲分離技術(shù)》中提出，時頻分析方法是一種時頻局域化分析方法 ,能在時間和頻率上同時描述信號的能量密度或強(qiáng)度 ,揭示信號中所包含的頻率分量及其隨時間變化的特性。 岳東鵬，石傳龍在《基于 EXCITE 的曲軸系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動分析》中提出，以扭轉(zhuǎn)振動作為優(yōu)化目標(biāo)，建立了 EXCITE 模型，仿真分析了不同飛輪慣量下的軸系扭振的變化規(guī)律，然后進(jìn)行了不同的皮帶輪慣量和扭轉(zhuǎn)剛度系數(shù)對軸系扭振影響的理論研究，通過運用合理的扭振減振器參數(shù)對軸系扭振的影響做了進(jìn)一步的分析。 內(nèi)燃機(jī)噪聲預(yù)測 。 (1)國外研究狀況 國外在發(fā)動機(jī)噪聲研究方面起步比較早，在六十年代初英國南安普敦大學(xué)的 在機(jī)械工程會議上發(fā)表了柴油機(jī)氣缸壓力譜形式和噪聲之間的關(guān)系的文章； 1973 年英國的南安普敦的另一位學(xué)者 發(fā)表了關(guān)于低噪聲柴油機(jī)設(shè)計綜述的文章，文中闡 述了發(fā)動機(jī)機(jī)體的整體模態(tài)和局部平板模態(tài)對發(fā)動機(jī)噪聲的影響，這方面內(nèi)容在國內(nèi)的發(fā)動機(jī)噪聲專著中得到廣泛的引用； 1982 年， 在文章中對柴油機(jī)噪聲控制技術(shù)進(jìn)行了論述。 提出切實可行的方案，優(yōu)化小汽油機(jī)的結(jié)構(gòu)，降低其振動，并減小其帶來的輻射噪聲，解決企業(yè)生產(chǎn)中的實際問題，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 As the engine works,the engine may generate the mechanical vibration and parts noise because of the shock,friction,roting unevenness,unbalanced force and other when the frequency of exciting force and the natural frequency of the parts is consistent,it can cause the fierce resonance and this paper,as the monly used four cylinder engine(BJ130 light truck)for example,establishing the geometric model of the constituent parts of the crankshaft and connecting rod mechanism based on the application of UG software and assemblying into a threedimensional solid importing it into the ANSYS after converting the .stp file to simplify the model and plete modal analysis ,the vibration mode and natur al frequency of the mechanism can be the finite eleme nt model of thel crankshaft and connecting rod mechanism can be written to bee format introducing towards ANSYS WORKBENCH to translate into .cdb ,to import the model files into so as to conduct vibration and noise analysis. Key Words: the crankshaft and connecting rod mechanism ， modal analysis， finite element model， vibration and noise analysis目 錄 III 目錄 摘 要 .................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................... II 目錄 .................................................................................................................... III 第一章 引 言 ............................................................................................... 1 課題的背景和意義 ........................................................................ 1 國內(nèi)外 研究現(xiàn)狀 .......................................................................... 2 發(fā)動機(jī)振動噪聲的研究方法 ...................................................... 3 本課題研究內(nèi)容 ....