【正文】 通過模擬分析降低發(fā)動機(jī)噪聲的案例 ? FEV用有限元法對某柴油機(jī)機(jī)體進(jìn)行噪聲優(yōu)化 ,整機(jī)噪聲降低 4dB， 重量僅增加 5% ? 一處改進(jìn)是對主軸承部位增加水平 、 豎直方向加強(qiáng)筋 ， 并對這些加強(qiáng)筋進(jìn)行合理組合 ， 噪聲下降近 2dB， 重量增加 % ? 另一處是優(yōu)化主軸承隔板和機(jī)體壁面結(jié)合處 ，噪聲下降 2dB， 重量僅增加 %。 Rotating Structure Parts 動載 Dynamic Loads MSC/PATRAN 運(yùn)動部件 (包括非線性連接件 )的非線性強(qiáng)迫振動計(jì)算 Nonlinear Forced Vibration Calculations of all Moving Structure Parts Including Nonlinear Joints 氣體壓力 Gas Pressure 閥系激勵 Valve Train 活塞敲擊 Piston Slap 輸出扭矩 Output Torque MSC/NASTRAN 仿真 分析 Simulation 曲軸系統(tǒng)多體分析模型 將活塞組件、連桿組件、飛輪、扭振減振器內(nèi)環(huán)、皮帶輪、柔性曲軸，組裝在一起，在活塞頂部施加氣缸力。從中可以看出聲強(qiáng)測量法可以較好的對表面噪聲進(jìn)行測量?？梢酝ㄟ^合理設(shè)計(jì)、改進(jìn)使主軸承的振動模態(tài)避開曲軸的振動模態(tài)，避免曲軸和主軸承產(chǎn)生共振，減小曲軸振動對主軸承振動的影響，從而可以減小機(jī)體裙部的振動，降低機(jī)體噪聲輻射 內(nèi)燃機(jī)噪聲分析技術(shù) (2) ? 從噪聲輻射方面應(yīng)該作為一個主要手段 １ ） 噪聲源識別技術(shù) ： 在內(nèi)燃機(jī)噪聲控制中占有重要地位 ， 合理控制內(nèi)燃機(jī)噪聲 ， 首先應(yīng)對振源和振源的產(chǎn)生部位 ， 聲源的特性（ 包括聲源的類別 、 聲級的大小 、 頻率特性 、 變化規(guī)律和傳播規(guī)律等 ） 進(jìn)行準(zhǔn)確的測量 、 分析 ， 然后根據(jù)振動噪聲的大小 ， 結(jié)合內(nèi)燃機(jī)的具體特點(diǎn) ， 采取相應(yīng)的措施 ， 降低主要噪聲源所產(chǎn)生的噪聲 。 ? 發(fā)動機(jī) 1米聲壓級要在 9395dBA之間才能可靠滿足歐盟 96年限值 （我國 05年后限值） ? 沒有采取任何降噪措施的發(fā)動機(jī) 1米聲壓級在級在 97102dBA之間 。 1210lg10 ??WLw1210lg10 ??ILI0202)()(lg20)()(lg10r m sr m sr m sr m spppppL ??? 常見的聲壓級范圍如右圖所示： ? 噪聲測量方法標(biāo)準(zhǔn) (規(guī)范 ) 共 67個 ? 有關(guān)振動方面的標(biāo)準(zhǔn) , 包括城市區(qū)域環(huán)境振動標(biāo)準(zhǔn)等 共50項(xiàng) 例 , GB3096 93 城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn) (L A e q dB) 類別 晝間 夜間 0 類區(qū) ( 療養(yǎng)區(qū) , 城郊鄉(xiāng)村 5) 50 40 1 類區(qū) ( 居民文教區(qū) ) 55 45 2 類區(qū) ( 居民 , 工業(yè)混合區(qū) ) 60 50 3 類區(qū) ( 工業(yè)區(qū) ) 65 55 4 類區(qū) ( 交通干線兩側(cè) ) 70 55 注 : 夜間最大聲級不能超過標(biāo)準(zhǔn) 15dB. 噪聲的測量 聲壓 ：聲級計(jì) （ 考慮本底噪聲 ） 聲強(qiáng)：雙傳聲器聲強(qiáng)計(jì) 聲功率：通過聲強(qiáng) （ 或聲壓 ） 得到 。 不幸的是 ， 科技進(jìn)步卻往往伴隨著環(huán)境噪聲的增加 ， 而大部分人往往容易接受額外增加的噪聲 ， 將其作為技術(shù)進(jìn)步代價(jià)的一部分 。 （ 2） 噪聲衰退的時(shí)間短 ， 不像空氣污染物和水污染物那樣長期存在于環(huán)境中 ， 因此當(dāng)人們設(shè)法去降低 、控制或抱怨環(huán)境噪聲時(shí) ， 該噪聲可能已不再存在 。一般而言 ， 當(dāng)暴露于強(qiáng)度足夠高的聲源時(shí)會造成暫時(shí)性的聽力損失 。 幼童和婦女則經(jīng)常具有感受高達(dá) 20220Hz頻率聲波的能力 。 ? 噪聲對人的影響分為以下兩種：聽覺影響 (auditory effects)和心理 社會影響 。 噪聲也可看成是一種環(huán)境污染物 ， 一種由人類各種活動產(chǎn)生的廢物 。 后果： a：曲軸的疲勞破壞 b：各缸工作配氣相位的改變 減振措施 :模態(tài)分析 /扭振減振器 振動測量裝置 發(fā)動機(jī)振動的控制技術(shù) 減小激振力 :平衡性 ， 用動力學(xué)性能好的凸輪減小配氣機(jī)構(gòu)的振動 ， 減小活塞的橫向運(yùn)動 ， 消除柴油機(jī)工作粗暴 改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ， 避免共振：軸系慣量 （ 皮帶輪和飛輪 )。 x y z ? ? ? 固有 頻率 結(jié)構(gòu)振動 ? 彈性的內(nèi)燃機(jī)部件 ， 如活塞 、 連桿 、 曲軸 、 機(jī)體在燃燒力的作用下產(chǎn)生的彈性振動 ， 考慮結(jié)構(gòu)的彈性 ， 結(jié)構(gòu)為彈性體 ， 而不是剛體 ， 也就是考慮結(jié)構(gòu)本身變形 。 整機(jī)振動（ 2） 控制措施： a：降低各種振動激勵 (各曲柄的連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的慣性力 ， 活塞的往復(fù)慣性力 、 缸內(nèi)氣體力引起的傾覆力矩 )。 單質(zhì)量多彈性支撐系統(tǒng)， 6個自由度的整機(jī)剛 體運(yùn)動。最后把整個曲軸系統(tǒng)劃分為5060個節(jié)點(diǎn)， 3302個六面體單元。汽車發(fā)動機(jī)振動 噪聲及其控制技術(shù) 汽車系 岳東鵬 主 要 內(nèi) 容 0、引言 汽車發(fā)動機(jī)振動 汽車發(fā)動機(jī)噪聲 振動噪聲水平與研究狀況 引言 ? 汽車工業(yè)已經(jīng)是一個國家乃至全球經(jīng)濟(jì)的支柱 ? “能源與環(huán)境”是汽車和發(fā)動機(jī)工業(yè)在 21世紀(jì)發(fā)展所面臨的兩大課題 ? 最具有挑戰(zhàn)性的要求是解決噪聲、振動和行駛平順性（ NVH） ? 30% 、 10%、 60%、 75% 、 60% ? “低噪聲” 、 “低能耗” 、“低排放” 三個目標(biāo)為汽車發(fā)動機(jī)技術(shù)發(fā)展提出了更高的要求，也成為推動發(fā)動機(jī)技術(shù)發(fā)展的原動力。 曲軸的有限元模態(tài)分析 階數(shù) 固有頻率 (Hz) 試驗(yàn)值 計(jì)算值 1 2 3 414 4 468 5 487 6 615 7 680 8 923 曲軸有限元和實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析 有限元模型的網(wǎng)格密度，單元節(jié)點(diǎn)數(shù)，材料的物理性質(zhì)，如剛度、阻尼、泊松比等對曲軸有限元計(jì)算的結(jié)果有影響。內(nèi)燃機(jī)作 x（垂向）、 y（縱向）、 z（橫向）、 ?（平搖）、 ?（橫搖）、 ?（縱搖）六個自由度的振動。 比如六缸機(jī)平衡性比四缸機(jī)好 ， 2階往復(fù)慣性力和往復(fù)慣性力據(jù)都平衡 ， 而四缸機(jī)的 2階往復(fù)慣性力往復(fù)慣性力矩也沒有平衡 。 (如活塞和缸套間的撞擊 ， 曲軸的扭振 、 縱振 、彎振 ， 齒輪間的振動 ， 曲軸和主軸承的振動 。 機(jī)體的固有頻率 ， 一些罩殼類的零件加筋改變固有頻率 。 它會對個人造成生理或心理上的不良影響 ， 或可能干擾個人或團(tuán)體的社會活動 ， 包括語言交流 、 工作 、休息 、 娛樂 、 睡眠等活動 。 聽覺上的影響包括聽力損失和語言交流干擾 。 講話的頻率范圍為 500~2022Hz。 若暴露持續(xù)一段時(shí)間 ， 則會導(dǎo)致永久性的聽力減弱 。 （ 3） 噪聲對人們生理和心理的影響經(jīng)常是錯綜復(fù)雜的 、 隱伏的 ， 其影響結(jié)果的出現(xiàn)是漸進(jìn)的 ， 以致于很難將原因與結(jié)果聯(lián)系在一起 。 噪聲的基本概念 聲壓 、 聲強(qiáng)和聲功率 的概念 聲壓級 、 聲強(qiáng)級和聲功率級的概念 聲音的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò) （ 1） 聲功