【正文】 ........................................................................ 4 第二章 曲軸連桿機構(gòu)三維 幾何模型的建立 ....................................... 6 UG 軟件簡介 .................................................................................. 6 建立曲軸連桿機構(gòu)各構(gòu)件 ........................................................... 6 各構(gòu)件的裝配 ............................................................................... 11 本章小結(jié) ...................................................................................... 12 第三章 有限元動力學分析理論 .......................................................... 13 有限元的理論基礎 ...................................................................... 13 模態(tài)分析的理論基礎 ................................................................. 14 模態(tài)分析的一般步驟 ................................................................. 16 諧響應理論 .................................................................................. 17 本章小結(jié) .................................................................................... 18 第四章 曲軸連桿機構(gòu)及曲軸的動力學分析 ..................................... 19 Ansys 與 WorkBench 簡介 ...................................................... 19 Ansys 軟件簡介 ................................................................. 19 目 錄 IV Ansys WorkBench 簡介 ................................................. 20 曲軸連桿機構(gòu)模態(tài)分析過程 .................................................. 21 曲軸零件的模態(tài)分析 ................................................................ 25 曲軸連桿機構(gòu)的諧響應分析 ................................................... 28 曲軸諧響應分析 ....................................................................... 30 本章小結(jié) .................................................................................... 31 第五章 曲軸結(jié)構(gòu)的振動噪聲分析 ........................................................ 32 聲學基礎 ...................................................................................... 32 與聲學有關的概念 ........................................................... 32 聲學邊界元理論 ............................................................... 32 Acoustics 簡介 ......................................................... 33 曲軸結(jié)構(gòu)噪聲分析過程 ............................................................ 34 曲軸結(jié)構(gòu)模型聲場分析的前期準備 ............................ 34 曲軸聲學分析步驟 .......................................................... 34 本章小結(jié) ...................................................................................... 38 第六章 結(jié)論與展望 ................................................................................ 39 結(jié)論 ............................................................................................... 39 展望 ............................................................................................... 39 參考文獻 ...................................................................................................... 41 致謝 .............................................................................................................. 43 第一章 引言 1 第一章 引 言 課題的背景和意義 隨著社會經(jīng)濟飛速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，在注重汽車駕駛性能的同時，乘駕舒適性問題日益為人們所關注。中 文 摘 要 I 摘 要 隨著車輛保有量的增長，車輛噪聲已成為城市噪聲的最主要來源。 關鍵詞 ：曲軸連桿機構(gòu)，模態(tài)分析，有限元模型，振動噪聲分析 英 文 摘 要 II Abstract Along with the growth of the vehicle possession,the noise of vehicles has bee the main source of urban vibration noise of the engine is the biggest contributor to the vehicle carrying out actively the analysis and control work of engine has the important and practical significance for improving the fort of engine。 通過噪聲分析以期找出降噪措施，可以提高汽車的舒適性和平順性，滿足人們更高的乘坐要求。 第一章 引言 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 發(fā)動機是汽車的動力源，發(fā)動機噪聲占汽車噪聲的二分之一以上 ,包括進氣噪聲和本體噪聲 (如發(fā)動機振動 ,配氣軸的轉(zhuǎn)動 ,進、排氣門開關等引起的噪聲 )，因此發(fā)動機的減振、降噪成為汽車噪聲控制的關鍵。 內(nèi)燃機噪聲的識別技術(shù)，包括噪聲識別的方法 、 噪聲測量與數(shù)據(jù)處理。國內(nèi)的一些研究單位或高校就進行了發(fā)動機振動噪聲方面的研究工作，為實現(xiàn)發(fā)動機的降振減噪做出 了貢獻。目前的研究趨勢：一是基于噪聲測試的噪聲識別技術(shù)，主要是通過噪聲測試，識別內(nèi)燃機某部件的噪聲大小及頻譜特性；其次是基于試驗及現(xiàn)代信號處理方法進行噪聲分離技術(shù)，如活塞敲擊噪聲與燃燒噪聲的分離問題。 （ 4） 應用 Vi 軟件對曲軸結(jié)構(gòu)進行聲場分析， 得到曲軸結(jié)構(gòu)第一章 引言 5 的聲壓級云圖 ，可為以后的結(jié)構(gòu)設計提供理論基礎。 建立曲軸連桿機構(gòu)各構(gòu)件 研究選用應用比較廣泛、功能強大的三維 軟件首先建立曲軸連桿機構(gòu)各組成構(gòu)件的幾何模型，構(gòu)件件包括曲軸、飛輪、連桿體、連桿蓋、連桿襯套、連桿軸瓦、活塞、活塞銷以及螺栓、螺母。之后，在其端面上依次創(chuàng)建出凸臺、圓柱體（主軸頸），主軸頸參數(shù)為直徑 64mm、高度 40mm。在連桿體中部創(chuàng)建草圖并拉伸 5mm，并進行修剪，得到連桿體的 1/4。如下圖 220： 圖 220 活塞連桿組 （ 2）重新打開一個 .assembly2 文件，進行曲軸飛輪組的裝配。 首先，把連續(xù)系統(tǒng)離散為數(shù)目有限的單元，單元之間僅在數(shù)目有限地指定點（稱為節(jié)點）處相互連接，構(gòu)成一個單元集合體以代替原來連續(xù)系統(tǒng)。（ 5）計算單元中的其他導出量 由于有限元法在解決工程技術(shù)問題時的靈活、快速及有效性，再加上第三章 有限元動力學分析理論 14 它有成熟的大型軟件系統(tǒng)支持，所以發(fā)展非常迅速。通過結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析可以有效地選擇合理的設計方案，對結(jié)構(gòu)進行有效的驗證。 式 (5 ) 是關于 w 的 n 次方程，解方程可得到結(jié)構(gòu)的 n 個固有頻率，每個固有頻率都有一個相應的振型向量。這里需要注意兩個問題： a、在模態(tài)分析中只有線性行為是有效的。如果在某個自由度上指定了一個非零位移約束，程序?qū)⒁粤阄灰萍s束替代。 諧響應理論 任何持續(xù)的周期載荷將在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中產(chǎn)生持續(xù)的周期響應，該周期響應稱為諧響應。 指定一個完整的簡諧載荷需要輸入 3 個數(shù)據(jù)，即振幅，相位角和強制頻率范圍。在該階段用戶可以定義分析類型、分析選項、載荷數(shù)據(jù)和載荷步選項，然后 開始有限元求解。 ANSYS Workbench Environment(簡稱 AWE)，與以前的經(jīng)典界面 ANSYS Classical Environment(簡稱 ACE)相比， 不僅有著友好的 Windows 風格界面，還可以滿足用戶好學好用的需求，更體現(xiàn)了新一代軟件易學易用的特征。 （ 3）在 DX 中進行優(yōu)化設計，并將選定的優(yōu)化方案返回 DM更 新幾何模型。其進行模態(tài)分析過程如圖 41 所示： 具體操作步驟如下： 將在 UG 中構(gòu)建的曲軸連桿機構(gòu)幾何模型導入到 Design Modeler 模塊，進行模型處理以簡化模型。在“ Connections”分支下定義接 構(gòu) 件材 料 材料參數(shù) 曲軸 （ 45 鋼） 飛輪 （ HT15~33） 連桿、連桿蓋 （ 45Mn） 活塞 （鋁合金） 活塞銷（圓鋼15Cr） 連桿襯套、連桿軸瓦 （ QSn） 彈性模量（ GPa） 209 120 70 217 103 泊松比 密度 (kg／ m3) 103 103 103 103 103 103 第四章 曲軸連桿機構(gòu)及曲軸的動力學分析 23 觸類型，連桿軸瓦與曲軸的圓柱面接觸采用 no separation，活塞與活塞銷的圓柱面接觸也采用 no separation，連桿蓋與曲軸凸臺端面的接觸采用 frictionless，其余接觸采用 bonded。 （ 1） 在“ Modal”分支下進行邊界條件的設置。待求解完畢后，在“ Solution”分支下設置要輸出的結(jié)果類型，本研究只 需輸出 Total Deformation(總變形 ),點擊“ Evaluate All Results”可以查看每個階次所對應的振型圖。本文選取 1缸作功作為分析工況。因此，設法降低往復慣性力可以降低發(fā)動機的振動 。 圖 415 位移 頻率曲線圖 第四章 曲軸連桿機構(gòu)及曲軸的動力學分析 31 圖 416 曲軸變形圖 根據(jù)圖 415 可知， 曲軸上