4105型柴油機曲軸彎扭耦合振動的連續(xù)分布模型和模態(tài)分析研究.pdf

1、曲軸振動是內(nèi)燃機振動和噪聲的主要來源之一,由于內(nèi)燃機曲軸振動是三維的,即同時存在扭轉(zhuǎn)、彎曲和縱向振動,因此研究曲軸各種形式的耦合振動對于研究曲軸振動的機理和減振有著重要的現(xiàn)實意義。
　　 本文以4105型柴油機曲軸的彎扭耦合振動為主要研究對象,根據(jù)簡化原則將曲軸簡化為同心階梯軸,利用直桿彎曲和扭轉(zhuǎn)振動理論,建立曲軸彎扭耦合振動連續(xù)分布數(shù)學(xué)模型。結(jié)果表明,當(dāng)曲軸各部分的形心不在曲軸中心線彎曲振動的平面上時,扭轉(zhuǎn)振動和彎曲振動會發(fā)生

2、耦合,形成彎扭耦合振動。
　　 利用試驗?zāi)B(tài)分析對曲軸自由模態(tài)下的自由振動、扭轉(zhuǎn)振動、橫向彎曲振動和豎向彎曲振動進行研究,分別采用不同的測點布置和參數(shù)識別方法,得到了11階自由振動、6階扭轉(zhuǎn)振動、5階豎向彎曲振動和6階橫向彎曲振動;研究了頻率接近的6階自由振動、扭轉(zhuǎn)振動和橫向彎曲振動的規(guī)律。結(jié)果表明,三種振動振型對應(yīng),節(jié)點位置相同,扭轉(zhuǎn)振動和橫向彎曲振動之間存在耦合。扭轉(zhuǎn)振動與豎向彎曲振動振型和頻率并不對應(yīng),因此并不存在耦合。<

3、br>　　 利用有限元模態(tài)分析方法研究4105型柴油機曲軸,建立了三維幾何模型,對模型進行有限元網(wǎng)格劃分并進行結(jié)構(gòu)模態(tài)計算,獲得了2000Hz以下共11階振型。計算結(jié)果表明,曲軸的振動形式主要以扭轉(zhuǎn)振動和彎曲振動為主,其中第5階、第8階和第10階振動為明顯的彎扭耦合振動;曲軸兩端振動變形量較大,曲柄銷過渡圓角處應(yīng)力集中明顯。
　　 對比研究了試驗?zāi)B(tài)振型和有限元模態(tài)振型,發(fā)現(xiàn)兩種方法獲得的對應(yīng)頻率之間的相對誤差均小于6%。通過