发动机振动特性分析与试验
作者：长安汽午工程研尤院 來源：AI 汽车?制适业
完善的项目前期工作预示着更少的项目 后期风险，这也是工作的重要意义之一。
在整机开发的前期（概念设计和布置设计阶段），由于没有成熟样机进行NVH 试验，很难 通过试验的方法预测产品的NVH 水平。因此，通过仿真的方法对整机NVH 性能进行分析 甚至优化显得十分重要。
众所周知，NVH 是个复杂的槪念，包括发动机的振动、噪声以及个体对振动和噪声的主观 评价等。客观地说，噪声与振动也相互联系，因为发动机一部分噪声由结构表而振动直接 辐射，另一部分由发动机燃烧和进排气通过空气传播。除此之外，发动机附件（如风扇） 也存在噪声贡献。本文仅考虑发动机结构振动问题，即在主轴承载荷、燃烧爆发压力和运 动件惯性力的作用下，对发动机结构振动进行分析以及与试验的对比。发动机结构噪声的 激励源主要包括燃烧爆发压力、气门冲击、活塞敲击、主轴承冲击、前端/链驱动和激励等, 这些结构振动又通过缸盖罩、缸盖、缸体和汕底壳等传出噪声。
发动机结构振动分析方法简介
图发动机结构振动分析方法
如图1所示，发动机结构噪声分析方法包括以下几个步骤:
1. 动力总成FE 建模及模态校核
建立完整的短发动机和变速器装配的有限元模型；对该有限元模型进行模态分析，通过分 析结果判断各零件间连接是否完好：通过分析结果判断动力总成整体模态所在频率范圉是 否合理，零部件的局部模态频率是否合理，若存在整体或局部模态不合理的情况，需要对 结构进行初步更改或优化。
2. 动力总成模态压缩
动力总成结构撮动分析
（结果评判G
动力总成力学分析
缩减有限元模型，得到动力总成的刚度、质量、几何以及自由度信息，用于多体动力学分析。
3.运动件简化模型建立
发动机中的部分动件不用进行有限元建模，可作简化处理，形成梁-质量点模型，用于多体动力学分析。其中包括：活塞组、连杆组和曲轴及其前后端。
4.动力总成多体动力学分析
在泄义了动力总成各零部件间连接并且已知各种载荷的情况下，对动力总成进行时域下的多体动力学分析，并对得到的发动机时域和频域下的动态特性进行评判，同时，其输岀用于结构振动分析。
5.动力总成结构振动分析
基于多体动力学分析结果，对整个动力总成有限元模型进行强迫振动分析，得到发动机本体、变速器以及各种外用件的表面振动特性，进行评判和结构优化。
实例分析
1.分析对象
以一款成熟的直列四缸1.5L发动机为平台，针对苴结构振动问题，对英进行结构振动CAE 分析，并与其台架试验结果相比较。发动机的部分参数如下：缸径75mm,冲程85mm, 缸间距84mm,最大缸压6MPa u
2.坐标定义
为了便于以后叙述，对动力总成进行了坐标左义（见图2）。
Top (上》1J ?\ r Left q
Front 1请丿占 ------ -------
图2动力总成坐标系
3.动力总成有限元建模及模态校核
整个动力总成包括42万节点和54万单元。其中，缸体、缸盖和缸盖罩为六面体单元：油底壳、进排气歧管为四边形壳单元：变速器及支架为二阶四面体单元：其他外用零件则简化为质量点，并通过梁单元与机体相连。图3为其有限元模型，模态分析结果和试验结果如表所示。
动力总成固有频率结果
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图3动力总成有限元模型
■ H ■' ■
223302试验结果/fc200220294相对證值2■硏 1.4% 2.7%
通过上表可以看出，CAE分析和模态试验得到的动力总成主要模态结果比较接近?在允许的误差以内。所以，此模型具有可信性，可以用于强迫响应计算。当然，从分析和试验的结果也可以看岀，本款发动机的整体弯曲模态偏低，有必要进行结构优化。
动力总成动力学分析
1.整机台架振动试验
在半消声室中进行整机振动测试（见图4），其中，对多处重要的发动机及其外帀部件表而位巻安装了传感器。本实例选择了3处传感器位置进行分析，包括变速器支架端（三向传感器）、差速器底部（三向传感器）以及缸体群部中部（单向传感器）。传感器输出为速度信号。试验中测试了发动机在2 000r/min. 4500r/min和5 500r/min共3个转速下的振动特性，其中，每个转速下分别对空载、半载和满载进行了测试。
图4台架及部分传感安装
2.动力学仿真分析
通过EXCITE Power Unit建立的动力学模型主要包括发动机零部件、零部件间连接和加载载荷信息。动力学模型为非线性系统，苴中包括所有的线性零部件和部分非线性的零部件连接。
由于客观条件的限制，加载载荷只考虑了燃烧压力、主轴承载荷，而配气机构载荷、变速 器载荷和活塞敲击没有考虑在内。另外，分析得到的结果为动力总成的表而速度，用于与 试验结果进行对比。主轴承载荷和气缸爆发压力见图5、图6。
MB Force
TawForoe ?￥[N] - ToWFxce ?Z[N)
0.35
04
0.45
0.5
0.55
0J 0 0.M 0.7 0.75 03
Time[s|
图5主轴承戦荷
?380 -270 -190 -90 0 90
180 270 360
Crank Angle[degl
图6气缸爆发圧力
汁算工况选择发动机满载工况，转速从2 000r/min 到5500r7min,每500r/min 计算一次。
3. 仿貞?结果与试验结果的比较
（1）变速器支架端振动结果比较
仿真和试验的1/3倍频程结果和Campbell 如图7?9所示。
NmolL
豆
JBi
8050^0302010
车辆怠速振动研究现状及解决途径 一、车辆怠速振动概述 随着汽车工业的不断发展，人们对汽车舒适性的要求也越来越高，车内的噪声振动问题日益成为用户关注的焦点。车辆怠速时出现的共振问题，常表现为车内噪声大以及车身等部位振动大，对车内乘坐舒适性造成很大影响。 车辆怠速状态是指发动机空转时一种工作状况，发动机怠速时的转速被称为怠速转速，是发动机在没有对外输出功并维持正常运转的最低转速。一般发动机怠速为550-800r/min。 由于车辆零部件设计、装配不当或减震隔音装置设计不合理，车辆中经常会有共振现象发生，这势必引起车内振动、噪声过大，车内门窗、行李架等抖振剧烈。车辆常常在发动机处于怠速状态时，即发动机转速在550-800r/min时，车体产生强烈的噪音，振动较大，使车辆的舒适性降低，厂家急需消除此振动问题。 从目前国内、外对汽车发动机怠速振动及其引起的整车共振研究情况来看，主要侧重于具体的故障原因分析及故障排查，甚至是具体车型的故障分析，从理论上研究的论文很少，且没有进行系统深入的研究，也没有得出系统的科学的解决方法，无法指导实践。然而，从理论上对发动机怠速振动的形成机理进行研究十分必要，一方面可以根据理论研究出一套有效的排查故障的方法提高社会效益和经济效益，另一方面，也可以为发动机的设计、改进及实际运用提供指导。 二、车辆怠速振动原因分析 车辆车身怠速共振的根源是发动机怠速振动。 一、发动机怠速振动的机理及原因 怠速振动机理汽缸内气体作用力的变化（一个汽缸气体作用力变化或几个汽缸气体作用力变化），引起各汽缸功率不平衡，导致各活塞在做功行程时的水平方向分力不一致，出现对发动机横向摇倒的力矩不平衡，从而产生发动机抖动。也可以说，凡是引起发动机汽缸内气体作用力变化的故障都有可能导致发动机怠速振动。 ①直接原因，指机械零件脏污、磨损、安装不正确等，导致个别汽缸功率的变化，从而造成各汽缸功率不平衡，致使发动机出现怠速振动； ②间接原因，指发动机电控系统不正常,导致混合气燃烧不良，造成各汽缸功率难以平衡，使发动机出现怠速振动。 按故障系统分析怠速振动的原因有以下四个方面：①进气系统；②燃油系统；③点火系统；④发动机机械系统。 1.进气系统 (1)进气歧管或各种阀泄漏当不该进入的空气、汽油蒸汽、燃烧废气进入到进气歧管，造成混合气过浓或过稀，使发动机燃烧不正常。当漏气位置只影响个别汽缸时，发动机会出现较剧烈的抖动，对冷车怠速影响更大。常见原因有：进气总管卡子松动或胶管破裂；进气歧管衬垫漏气；进气歧管破损或其它机件将进气歧管磨出孔洞；喷油器O型密封圈漏气；真空管插头脱落、破裂；曲轴箱强制通（PCV）阀开度大；活性炭罐阀常开；废气再循环（EGR）阀关闭不严等。 (2)节气门和进气道积垢过多节气门和周围进气道的积炭污垢过多，空气通道截面积发生变化，使得控制单元无法精确控制怠速进气量，造成混合气过浓或过稀，使燃烧不正常。常见原因有：节气门有油污或积炭；节气门周围的进气道有油污积炭；怠速步进电机、占空电磁阀、旋转电磁阀有油污、积炭。 (3)怠速空气执行元件故障怠速空气执行元件故障导致怠速空气控制不准确。常见原因有：节气门电机损坏或发卡；怠速步进电机、占空比电磁阀、旋转电磁阀损坏或发卡。
硕士研究生课程论文 发动机振动测试系统研究 任课教师：XXX 学生姓名：XXX 年级：2013级 学生编号： 专业：车辆工程 时间：2014年1月10日 发动机振动测试系统研究 摘要：发动机振动是影响汽车性能的重要因素，会严重影响汽车的平顺性以及其
他性能。因此对发动机振动的测试、信号处理以及分析是发动机测试中十分重要的环节。本文简述了发动机振动测试的意义，对发动机测试的方法、信号采集与分析的基本理论和测试系统的基本组成做了简要介绍。 关键词：发动机振动；振动测试；测试系统 Study on Engine Vibration Test System Abstract: The vehicle vibration is the important factor which influences vehicle functions and this kind of vibration will seriously influence the performances and functions of the whole vehicle. So, vehicle vibration measurement, signal processing and analysis is a very important part.The significance of engine vibration test, basic theory of acquisition and analysis methods of the engine test signals and the constitute of the test system is introduced briefly in this thesis. Key words:engine vibration；vibration test；test system
摩托车振动舒适性分析与改进 徐中明1 张志飞1 周 坤2 罗春其2 苏周成1 1.重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆,400030 2.重庆建设摩托车股份有限公司,重庆,400050 摘要:从车体动态特性分析入手分析研究摩托车振动舒适性。以某125摩托车为例,采用仿真和试验相结合的方法分析摩托车车架、车架挂发动机的模态特性,建立了一种有效的简化了的车架挂发动机有限元模型。分析了发动机对车体动特性的影响,以及车体动特性与激励的匹配关系。针对该车架提出了改进方案,模态分析表明车体结构模态特性得到了改善。整车平顺性道路试验结果表明改进后的车架较好地改善了整车振动舒适性。 关键词:摩托车;车体;模态分析;振动舒适性 中图分类号:U 483 文章编号:1004 132X(2007)24 3009 05 Analysis and Improvement of Motorcycle Vibration Comfort Xu Zho ng ming 1Zhang Zhifei 1 Zhou Kun 2 Luo Chunqi 2 Su Zho ucheng 1 1.State Key Laboratory of M echanical Tr ansm issio n,Chongqing University,Chongqing,400030 2.Chongqing Jianshe M otorcycle Co.Ltd,Chongqing,400050 Abstract :Vibration comfort of motor cycle w as analyzed and improved from the v iew of dy nam ic character istic o f motor cycle body.The modal analyses of a certain 125CC m otorcy cle frame w ith and w ithout engine w ere carried out through experimental method and finite elem ent metho d.Results show that the simplified finite element m odel o f frame w ith engine is accurate.T he effect of eng ine on modal characteristic of body and the matching o f body w ith the ex citations fro m engine and road w ere analyzed.An improved pro ject w as presented to improve mo dal characteristics of the mo to rcy cle body,and w as validated by ex perimental mo dal analy sis and r oad test of riding comfort,w hich show that the ride quality is effectively im pro ved by amended body. Key words :motorcycle;bo dy;modal analysis;v ibration co mfort 收稿日期:2006 10 23 基金项目:国家重点科技攻关项目(2004BA434C -4);教育部留学回国人员科研启动基金资助项目(2004-527) 0 引言 摩托车的振动舒适性已成为评价摩托车的一个重要指标。目前对如何评价摩托车振动舒适性,还没有国家标准可供参考。缪文泉等[1]进行了平顺性道路和台架试验,但只测量了座位处垂直振动,也没有明确振动分析频率范围。顾乾坤[2] 开展了一些研究工作,但没有明确应该以哪些部位的振动来评价摩托车的整车振动舒适性。文献[3-5]在深入研究振动评价研究成果的基础上,通过大量试验提出了摩托车平顺性评价方法,能很好地评价摩托车整车振动舒适性,并得到了实际应用。 摩托车振动舒适性的好坏受到许多因素的影 响,如悬架系统参数、车轮跳动量、坐垫处刚度、车体结构动态特性、发动机激励、路面激励以及它们之间的相互匹配关系。摩托车车架作为摩托车的骨架,承受着行驶过程中的动载荷和静载荷,并通过前后减振器和坐垫将发动机和路面激励传递到驾驶员,其动态特性是影响舒适性的重要因素。而发动机由于具有较大的质量和体积,对车架结构动特性具有较大影响。 国内对摩托车车架的动态特性进行了大量的分析研究[6,7] ,但多针对车架,忽略了发动机的影响。有部分研究针对摩托车整车动态特性进行分析[8] ,但由于整车的非线性影响因素较多,其实用性和可靠性有待验证。有研究人员对车架挂发动机进行了仿真分析和改进研究[9],还有研究以改善振动为目标对车架、悬架参数进行优化[10],但缺乏检验,也未结合整车振动进行研究。 本文从车体结构动特性的角度研究振动舒适 3009
附件1 汽车发动机振动噪声测试系统 1用途及基本要求： 该设备主要用于教学和科研中的振动和噪声测量，要求能够测量试验对象的振动噪声特性（频率、阶次、声强等），能对试验数据进行综合分析。该产品的生产厂应具有多年振动噪声行业从业经验，有较高的知名度和影响力。系统软件和硬件应该为成熟的模块化设计，同时具有很强的扩展能力，能保证将来软件和硬件同时升级。 2设备技术要求及参数 2.1设备系统配置 2.1.1数据采集系统一套； 2.1.2数据测试分析软件一套； 2.1.3传声器 2个； 2.1.4加速度计 2个； 2.1.5声强探头 1套； 2.1.6声级校准器 1个； 2.1.7笔记本电脑一台 2.2数据采集、控制系统技术要求 2.2.1主机箱一个；供电采用9～36V直流和 200～240V交流； 2.2.2便携式采集前端，适用于实验室及现场环境； 2.2.3整机消耗功率<150W； 2.2.4工作环境温度：-10?C ～50?C； 2.2.5中文或英文WindowsXP下运行，操作主机采用笔记本电脑； 2.2.6输入通道数：4个以上，其中2个200V极化电压输入通道、不少一个转速输入通道； 2.2.7输入通道拥有Dyn-X技术，动态围160dB； 2.2.8每通道最高采样频率：≥65.5kHz，最大分析带宽：≥25.6kHz； 2.2.9系统留有扩充板插槽，根据需要可以进一步扩充；数据采集前端可同时连接多种形式传感器,包括加速度计、转速探头、传声器、声强探头等； 2.2.10系统具有堆叠和分拆能力，多个小系统可组成多通道大系统进行测量。大系统可分拆成多个小系统独立运行； 2.2.11采集前端的数据传输具备二种方式之一：①通过10/100M自适应以太网传输至PC； ②通过无线通讯以太网技术传输至PC，通信距离在100米以上。使测量过程更为灵活方便，方便硬件通道和计算机系统扩展升级；
某125型摩托车振动原因分析及对策 摘要：通过对某125型摩托车骑行时速60公里时的振动现象分析，找到原因并采取相应的解决措施。 关键词：振动、原因分析、对策 1 引言 在摩托车新产品研制过程中，经常会遇到整车振动的现象，从方向把、坐垫、脚踏等 传来的振动让骑乘者有发麻的感觉，很不舒服。同时, 整车的振动将影响到车体部件的强 度及耐久性, 影响到电气装置的可靠性，为此，必须分析原因，找出震源并采取相应的措 施解决这一问题。 2 某125型摩托车振动原因分析及对策 振动现象及原因分析 众所周知，摩托车都有一个共振点，不同厂家不同型号的摩托车共振点不同，在共振 点上，整车的振动明显，会让骑乘者明显感到手脚发麻。因此，所有型号的摩托车都要考 虑如何避免共振点出现在骑乘者常用的骑行时速范围内，以确保骑乘者的舒适感。 我们的摩托车产品技术研发人员在开发某125型摩托车的过程中，对样车进行试车时发 现，当骑行时速达60公里时整车振动较大，手脚明显感到发麻，而这一时速恰恰是骑乘者 常用的骑行速度，因此，为了保障 绝大多数骑乘者的舒适感，必须从 技术上解决这一问题。 为了解决这一技术问题，我们 的研发人员对可能存在的震源逐一 进行排查，终于发现震源主要来自 车架的结构刚度不足。为此，研发 人员共同研讨、论证，最终一致决 定对车架上的某些结构设计进行技 术改进，提高车架整体刚度，增强 其抗震性。 解决振动现象的对策 图1 某125型摩托车车架为了解决摩托车骑行时速60公 里时出现的振动问题，我们结合多年的研发经验，通过采用排查方法，发现是由车架的结 构刚度不足所致，为此，我们对车架的结构进行改进，如加厚车架焊管壁厚、增加加强板 等（见图1）。具体措施有：1）将车架前部焊管1、2、3、4的管壁厚由 mm 加厚至，由经验
基于振动分析的内燃机故障诊断分析示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
基于振动分析的内燃机故障诊断分析示 范文本 使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 鉴于内燃机在结构和工作原理上比较的复杂，而且激 励源和零部件也非常的多，因此，当内燃机出现了故障的 时候，一般症状都比较复杂，故障信号也比较难检测，在 进行诊断的时候便非常的困难。本文主要是从振动的角度 对内燃机的故障进行了分析，首先，分析了内燃机的振动 结构和振动特性，然后从振动分析的角度，探讨了如何对 内燃机发生的故障进行诊断的问题。 内燃机在工业、农业等所需的机械设备中，属于比较 重要的机械之一，尤其是在船舶、石油钻井、铁路、汽车 以及农业等方面得到了广泛的应用。从某种意义上来说， 内燃机运行状态的优劣，直接的关系着整个机组的运行状
态。所以，提高对内燃机运行状态的检测水平和故障诊断率，对于系统的安全、稳定运行来说，意义重大。下面就从振动分析的角度，对内燃机的结构和振动特性以及故障的诊断问题等进行分析。 内燃机的振动结构和振动特性 由于内燃机在运行的时候，在各种力的激励下，很容易产生振动的现象，再经过不同的传递路径传递到内燃机的表面。因此，当内燃机的零件产生变化的时候，内燃机的表面振动现象也会呈现出不同的振动特性。在此基础上，专家们研究出了在从内燃机的振动特性进行内燃机故障的诊断。 内燃机属于热能动力机械范畴，在人们长期的实践和创新中，内燃机的主运动系统已经形成了由连杆、活塞和曲轴组成的结构可靠、生命力强的曲柄连杆结构为主的系统。再加上其他的辅助系统，便组成了内燃机的结构。按
发动机振动特性分析与试验 作者：长安汽车工程研究院来源：AI汽车制造业 完善的项目前期工作预示着更少的项目后期风险，这也是CAE工作的重要意义之一。在整机开发的前期（概念设计和布置设计阶段），由于没有成熟样机进行NVH试验，很难通过试验的方法预测产品的NVH水平。因此，通过仿真的方法对整机NVH性能进行分析甚至优化显得十分重要。 众所周知，发动机NVH是个复杂的概念，包括发动机的振动、噪声以及个体对振动和噪声的主观评价等。客观地说，噪声与振动也相互联系，因为发动机一部分噪声由结构表面振动直接辐射，另一部分由发动机燃烧和进排气通过空气传播。除此之外，发动机附件（如风扇）也存在噪声贡献。本文仅考虑发动机结构振动问题，即在主轴承载荷、燃烧爆发压力和运动件惯性力的作用下，对发动机结构振动进行分析以及与试验的对比。发动机结构噪声的激励源主要包括燃烧爆发压力、气门冲击、活塞敲击、主轴承冲击、前端齿轮/链驱动和变速器激励等，这些结构振动又通过缸盖罩、缸盖、缸体和油底壳等传出噪声。 发动机结构振动分析方法简介 图1 发动机结构振动分析方法 如图1所示，发动机结构噪声分析方法包括以下几个步骤： 1. 动力总成FE建模及模态校核 建立完整的短发动机和变速器装配的有限元模型；对该有限元模型进行模态分析，通过分析结果判断各零件间连接是否完好；通过分析结果判断动力总成整体模态所在频率范围是否合理，零部件的局部模态频率是否合理，若存在整体或局部模态不合理的情况，需要对结构进行初步更改或优化。
2. 动力总成模态压缩 缩减有限元模型，得到动力总成的刚度、质量、几何以及自由度信息，用于多体动力学分析。 3. 运动件简化模型建立 发动机中的部分动件不用进行有限元建模，可作简化处理，形成梁-质量点模型，用于多体动力学分析。其中包括：活塞组、连杆组和曲轴及其前后端。 4. 动力总成多体动力学分析 在定义了动力总成各零部件间连接并且已知各种载荷的情况下，对动力总成进行时域下的多体动力学分析，并对得到的发动机时域和频域下的动态特性进行评判，同时，其输出用于结构振动分析。 5. 动力总成结构振动分析 基于多体动力学分析结果，对整个动力总成有限元模型进行强迫振动分析，得到发动机本体、变速器以及各种外围件的表面振动特性，进行评判和结构优化。 实例分析 1. 分析对象 以一款成熟的直列四缸1.5L发动机为平台，针对其结构振动问题，对其进行结构振动CAE 分析，并与其台架试验结果相比较。发动机的部分参数如下：缸径75mm，冲程85mm，缸间距84mm，最大缸压6MPa。 2. 坐标定义 为了便于以后叙述，对动力总成进行了坐标定义（见图2）。
摩托车发动机技术及工作原理 （一）摩托车发动机工作原理概述 1．四冲程发动机工作原理（如图1所示） （1）第一行程-进气行程 活塞在上止点前某一规定曲柄转角时，进气门开启，可燃混合气被吸入汽缸。当活塞由上止点向下止点运动，排气阀则在上止点某一规定的曲轴转角时关闭，同
时活塞上方的汽容积增大，使汽缸形成真空度，可燃混合气继续通过进气门吸入。当活塞行至下止点后某一规定曲柄转角时，进气门关闭。此时，进气工作过程结束。 （2）第二行程-压缩行程 活塞由下止点向上止点运动，当进气工作过程终了时，进气门和排气门都处于关闭状态，此时汽缸内的可燃混台气形台被压缩。 （3）第三行程-翻烧膨胀作功行程 在压缩行程，当活塞向上行至上止点前某－规定曲柄转角时，火花塞电极间发出火花，将被压缩的可燃混合气点燃。燃烧着的可燃混合旬吏汽缸内的温度和压力急剧升高，活塞则在此高温高压气压的作用下，再由上止点向下止点运动，且通过连杆驱使曲轴旋转而做有用功。 （4）第四行程-排气行程 在燃烧膨胀行程，当活塞行至下止点前某一规定曲轴转角时，扫汽阀开启，废气即通过排气门开始排出。曲轴仍继续旋转，并推动活塞再由下止点向上止点运动，将废气推出汽缸。此排气过程直到活塞行至上止点后某一规定曲轴转角，扫汽门被关闭时终止。 2．四冲程发动机优缺点 （1）优点 进气、压缩、膨胀（爆发）、排气各过程各自单独进行，因此工作可靠效率高，稳定性好。低速至高速的转速范围大（500-1000r/min以上）。不存在二冲程发动机那样的窜气回流损失，燃油消耗率低。低速运转平稳，依靠闰渭系润滑，不易过热。进气就压缩过程时间长，容积效率及平均有效压力高。热负荷比二冲程发动机小。不用担心变形和烧蚀问题。扫漫大，可设计成大功率发动机。 （2）缺点 气门配气机构复杂，零部件多，保养困难；机械噪声大；由于曲轴旋转二圈爆发1次，所以旋转平衡不稳定。
第1章练习题 题1.1 已知一弹簧质量系统的振动规律为x(t)=1.0sinωt+0.6cosωt (cm), 式中，ω=10π (1/s)。(1)求其振幅、最大速度、最大加速度和初相位；(2)以旋转矢量表示出它们之间的关系。 题1.2 如题1.2图所示，一弹簧质量系统沿光滑斜面作自由振动，求其振动微分方程及固有频率。 题1.2图题1.3图 题1.3 一均质直杆，长为l，重力W，用2根长为h的铅直线挂成水平位置，见题1.3图。试求此杆绕铅直轴oo1微幅振动的微分方程和它的固有周期。 题1.4 如题1.4图，质量m1自高度l下落碰撞原在弹簧k下平衡的质量m2，为完全塑性碰撞，求碰撞后两质量的振动运动。 题1.4图题1.5图 题1.5 如题1.5图，惯性矩为J的轮和轴，轴中心线与铅垂线有夹角α，盘上半径r处有一附加质量m，求轮和盘系统的固有振动周期。 题1.6 利用等效质量与刚度的概念求解题1.6图示系统的固有频率。AB杆为刚性，本身质量不计。 题1.6图题1.7图
题1.7 两缸发动机的曲轴臂及飞轮如题1.7图所示，曲轴相当于在半径r 处有偏心质量m e ，为平衡这一质量将平衡配重放在飞轮上，设所在位置同样距轴心r ，求平衡配重所需质量。 题1.8 用衰减振动法测定某系统的阻尼系数时，测得在40周内振幅由0.268mm 减少到0.14mm 。求此系统的相对阻尼系数ζ。 题1.9 某洗衣机滚筒部分重14kN ，用四个弹簧对称支承，每个弹簧的刚度为k =80N ／mm 。 (1)试计算此系统的临界阻尼系数c c ；(2)这个系统装有四个阻尼缓冲器，每个阻尼系数c =1.8N ·s ／mm 。试问此系统自由振动时经过多少时间后，振幅衰减到10％?(3)衰减振动的周期是多少?与不安装缓冲器时的振动周期作比较。 题1.10 如题1.10图,展开周期半正弦函数F (t )成傅里叶级数，求出所示弹簧质量系统在该F (t ) 作用下的响应。 题1.10图 题1.11图 题1.11 求题1.11图所示初始时静止的弹簧质量系统在力F (t )=F o e -bt 作用下的瞬态响应。 题1.12 试求在t =0时，有冲量F 作用下，有阻尼弹簧质量系统的瞬态响应峰值x m 及其出现时间t m 。 题1.13 弹簧质量系统30o 光滑斜面降落，如题1.13图所示。自弹簧开始接触底面到离开为止，求所需的时间为多少? 题1.13图 题1.14图 题1.14 无阻尼单自由度质量弹簧m-k 系统，受题1.14图所示力的作用， 记x s =F 0/k ，m k n /2 =ω， 求证，在t < t 0 内，有 )sin (1 )(0 t t t x t x n n n s ωωω-= 在t > t 0内， 有 )(cos ]sin )([sin 1 )(000 t t t t t t x t x n n n n s -+--=ωωωω。
发动机隔振 1 发动机振动的常用分析方法 发动机工作时，由于自身和来自地面的干扰，引起多种复杂的振动。发动机作为一般机械，分析其振动可用如下几种方法。 拉格朗日方程 对于振动，如果能用函数形式写出其势能及动能的表达式，可以用拉格朗日方程。 设由n 个质点组成的系统，其n 个独立的广义坐标为1q ，2q ，……n q 若系统的约束条件式定常的，则系统的动能可表示为： ∑∑===n r n s s r rs q q m T 11 21 （1） 系统的势能可表示为： ∑∑===n r n s s r rs q q k V 11 21 （1） 如果写成矩阵形式，为： ~ {}??? ???????????=n q q q q 21广义坐标阵列 （3） []?? ??? ?????=nn n n m m m m M 1111质量矩阵 （4） []?? ?? ? ?????=nn n n k k k k K 1111刚度矩阵 （5） 则有： {}[]{}q M q T T 2 1= （6）
{}[]{}q M q V T 2 1= （7） 令V T L -=表示质点系的动能与势能之差，成为拉格朗日函数，于是有： 0d d =??? ???????-??????????j j q L q L t （8） 这就是保守系统的拉格朗日方程。 由拉格朗日方程，得： ( []{}[]{}0=+q K q M （9） 上列方程就是无阻尼多自由度系统的运动微分方程一般形式。 对于有阻尼系统利用表征系统阻尼性质的物理量耗散函数{}[]{}q C q T 2 1= Φ来考虑线性阻尼的影响，在利用拉格朗日方程，可得到有阻尼多自由度系统振动运动微分方程的一般形式： []{}[]{}[]{}{}f q K q C q M =++ （10） 式中：[]M ——质量矩阵； []C ——阻尼矩阵； []K ——刚度矩阵； {}f ——激振力。 有限元法 计算机技术的发展，为复杂结构的振动的分析提供了新的途径，发展了另一 种更为使用而先进的方法——有限元法。 ; 有限元法的基本思想是把连续体视为有有限个基本单元在结点处彼此相连接的结合体，把具有无穷多个自由度的连续结构振动问题变成为有限多个自由度的振动问题。有限元法的分析过程为 模态分析法 如果复杂构件难以离散化就要利用模态分析技术来建立振动系统的数学模型。 通过模态分析的方法求解出振动系统的模态参数，即系统的固有频率、振型及阻尼，从而建立起分析模型。模态分析的一般过程如下： （1）、求解广义坐标下多自由度系统的质量矩阵和刚度矩阵；
发动机激励的整车振动 Motorerregte Fahrzeugschwingungen 车辆行驶在平坦的路面上或怠速运转时，只有发动机本身是激振振源．在发动机中，准确地说是在往复活塞式发动机中，由于反复做上下运动的活塞和燃烧过程，产生了附加力和扭矩，它们通过动力总成悬置(主要是橡胶元件)激发汽车底盘的振动。由此产生的振动和噪声将对车箱内乘员产生不利影响。 下面首先介绍激振源和激励振动的成因，接着是激励振动的影响，最后讲述连接作用在发动机和底盘之间的动力总成悬置，见图1.1。作用在发动机上的主要激振力为Fz和围绕曲轴中心线的力矩Mx,有时也存在垂直方向的激振力矩My,但是激振力Fx和Fy以及激振力矩Mz根本不存在或很少发生。 图1.多缸发动机的激振力和激振力矩 如图所示，X轴与曲轴中心线相同，对于发动机纵向布置在整车上的车辆来说，该轴与车辆的纵轴方向一致。对大多数的前轮驱动车辆来说，X轴相当于车辆的横轴。对发动机来说，Z轴方向与直列发动机的汽缸中心线相一致，与V型发动机汽缸中心线角分线相一致。当发动机斜置时，发动机的Z轴与车辆的Z轴不一致．
-----------------------------------------------(1.3) 发动机激励可分为惯性和燃烧激励。下面先介绍单缸机，然后介绍多缸机． １ .单缸发动机激励 1.1.曲柄机构运动 见图１ .2a ，对于曲柄机构的运动，可以用连杆大头长度l 和曲柄半径r(冲程 s=2r)建立曲轴转角 α和活塞行程Ｓk 的运动关系式: 角 α和 β 之间的关系可由距离BD=lsin β=rsin α,再将下式代入其中： λp=r/l 这样可以得到： 代入连杆比λp ＝r/l,展开平方根后可得： 忽略4阶以上的各项，活塞行程可以由下式描述： 假如曲轴角速度ω为常数，曲轴转角α将与时间成正比，则有： 对式(1.2)求导，可得到活塞速度方程式： -----------------------------------------------(1.2)
摩托车发动机的构造与工作原理（图文） (2009-12-05 06:37:48) 转载 分类：实用生活常识 标签： cdi点火器 磁电机 曲轴 气缸 江门 摩托车 化油器 启动 杂谈 摩托车发动机原理终生受用[原文地址] Array 分类：摩托车使用技术 手机口袋：用手机阅读我收藏过的文章？ 摩托车发动机原理
[/url]图1-1新大洲GY6-125发动机 w_图1-2江门中裕GY6发动机"}y 也许大多数人都曾感受，当我们还是菜鸟时，我们甚至连化油器是什么样子都不知道，菜得连怠速都不会调整。现在，也许将来，我们仍然会很菜，摩托车上的技术总是不断更新发展着，作为机车羔羊这样一个网站，我们的初衷就是提供一个大家交流学习的场所，不断提高大家的机车知识、普及机车文化。 - 宗申集团官方论坛 -- 宗申集团官方论坛 T 作为一个摩托车手，具有一些发动机知识是必要的。在这里，我们试图做一些最基本的知识图解，把我们知道的告诉大家，也许它确实是很初步，但是，也许它对摩托菜鸟会很有用。而且以后，我们希望我们之中的好手，提供这方面的文章，大家共同分享，共同提高。 }w\xos 宗申集团官方论坛 -- 宗申集团官方论坛 MpQ 这次我们首先要提供的是GY6的资料，图1-1,图1-2是两个GY6发动机。图1-1是用于新大洲白雪公主的GY6，图1-2是江门中裕产的。GY6在国内按照国家规定的汽油机型号标示方法，一般摩托厂家标式为XX152QMI，例如JC152QMI，其中JC是金城厂的缩写、1是指单缸、52是指缸径、Q指强制风冷。 TeFfY_ 我们首先要提供的是GY6的资料，一方面因为它是目前国内踏板上最普遍的发动机。另一方面，虽然它是很老的设计，但是由于它的简单和可靠，所以可以做为我们了解的第一个对象。当你了解了GY6发动机结构，再去看本田水冷大鲨、株洲雅马哈凌鹰等车，就会感觉容易许多。GY6的参数几呼是固定的：缸径52.4X 57.8mm,压缩比9.2:1，但是国内生产的GY6，功率和扭距都远远不及光阳原厂，参数高低不一，有的标示最大功率可达6.2KW/7500r，有的则只能达到 5.4KW/7500r,但其共同点几呼是都是在4000转时达到最大扭距，踏板的起步转速一般是2700转，所以感觉GY6起步还是较为有力的。另一共同点是7500转时达到峰值功率，所以GY6的最大转速并不高。 化油器：化油器的功用是产生适宜浓度的可燃混和气。目前国内GY6踏板大都使用等真式化油器，且一般都带自动加浓装置（又叫电子风门），如下图2-1所示： 图2-1合资MIKUNI BS24v I
关于汽车的振动的分析 汽车振动系统是由多个子系统组成的具有质量、弹簧和阻尼的复杂的振动系统。汽车振动源主要有：路面和非路面对悬架的作用、发动机运动件的不平衡旋转和往复运动、曲轴的变动气体负荷、气门组惯性力和弹性力、变速器啮合齿轮副的负荷作用、传动轴等速万向节的变动力矩等。 在汽车工程中,多数振动是连续扰动力,而其他一些则是汽车承受的冲击力和短时间的瞬态振动力。振动又可分为周期性的和随机性的,发动机旋转质量的不平衡转动是周期振动的典型例子,而随机振动主要是由路面不平引起的。所有质量--弹性系统都有自己的固有频率,如果作用于系统的干扰频率接近振动系统的固有频率,就会发生共振现象。因此即使自身具有抗干扰能力的系统,装配到汽车上时仍有可能产生振动问题,这就要求在设计阶段准确建立系统模型及运动方程,分析自由振动特性和受迫振动响应,研究控制振动的方法。 汽车振动按照频率范围可分为： 1、影响行驶平顺性的低频振动：它产生的主要振源由于路面不平度激励使得汽车非悬挂质量共振和发动机低频刚体振动，从而引起悬架上过大的振动和人体座椅系统的共振造成人体的不舒适，其敏感频率主要在1-8Hz(最新的研究表明：当考虑人体不同方向的响应时可到16Hz)。对于乘员其评价指标一般是：针对载货汽车的疲劳降低工效界限和针对乘用汽车的疲劳降低舒适界限，或直接采用人体加权加速度均方根值进行评价；对于货物其评价指标是：车箱典型部位的均方根加速度。由于该指标于人体生理主观反映密切相关，因此试验和评价往往采用测试和主观评价相结
合。 2、车身结构振动和低频噪声：大的车身结构振动，不仅引起自身结构的疲劳损坏，而且更是车内低频结构辐射噪声源。其频率主要分布在20—80Hz 的频带内。由两方面引起：(1)激励源；主要有：道路激励、动力传动系统尤其是动力不平衡和燃烧所产生的各阶激励、空气动力激励；(2)车身结构和主要激励源系统的结构动力特性匹配不合理引起的路径传递放大。当前对于低频结构振动和噪声分析研究的方法有：计算预测分析，(1)基于有限元方法通过建立结构动力学模型取得结构固有振动模态参数对结构动力学特性进行评价，通过试验载荷分析得到振动激励并结合结构动力学模型计算振动响应；(2)基于有限元和边界元的系统声学特性计算和声响应计算。试验分析：(1)各种结构振动和声学系统的导纳测量和模态分析；(2)基于实际运行响应的工作振型分析；(3)基于机械和声学导纳测量的声学寄予率分析； 3、各种操纵机构的振动：操纵机构的振动主要是因为其安装吊挂刚度偏低或自身结构动力特性不当或车身振动过大而产生，它不仅容易使驾驶者疲劳严重时可能使操纵失控。对于这些振动各企业都有相应得评价和限值规定。最为典型的是方向盘(线性)振动(转向管柱振动)，其产生的主要原因是方向盘及管柱安装总成与车身振动或其它激励源发生共振；另一重要的振动现象是行驶过程中的方向盘旋转振动(即：方向盘及转向轮摆振)。其产生的原因是：行驶过程中转向轮的跳动与自身的转动而产生的陀螺效应引起转向轮的波动并被转向结构放大从而引起方向盘旋转振动。 4、空气声：车内空气声是由于隔声吸声措施不当从而使得动力传动
万方数据
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第５期王葵：汽车发动机停车振动现象分析与解决方案 ▲图４未采取抑振措施 ▲图５采取抑振措施 ▲图６加速度传感器安装图 加装抑振装置前后振动特性数据表 怠速时振动停车中振动振幅放停车发动机状态 加速度均值加速度最大值大倍率时间／ｓ未采取抑振措施９．０４Ｇ５３．８Ｇ５．９５７ 采取抑振措施８．９６Ｇ９．０４Ｇ１．０ｌ３４。２试验结论 加装抑振电磁阀前，操纵杆在汽车发动机停车过程中出现剧烈抖动，如图７所示。最大振动加速度是怠速状态时的５—６倍，停车时间为７ｓ。 加装抑振电磁阀后，振动现象得到极大的改善，未见振动加速度明显放大现象，如图８所示。振动加速度放大倍率下降到１左右，停车时间缩短为３ｓ左右，基本上消除了共振现象。 ５抑振装置的主要创新点及小结 本抑振装置没有采用传统的橡胶或液压悬置隔振减振 ▲图７操纵杆抑振前振动特性 ▲图８操纵杆抑振后振动特性 法，而是针对发动机停车时共振的特点，采用短时关闭进气道，从耗减回转惯性能量这一根本出发，缩短发动机停车的时间，从而达到抑制振动的效果。抑振装置中的电磁阀克服了普通大ｌＺｌ径气阀关闭效率高，但动作时间长的缺陷，其合理的阀体结构，配以合理的驱动和控制方式，有效地解决了发动机停车时剧烈振动的问题。 本抑振装置为一个全新试制开发的产品，在目前周内所有的柴油型汽车上均没有出现过，该抑振装置的正规铸铝模具产品在国内某型号柴油ＳＵＶ上首次实际装车后，能够十分有效地抑制发动机的停车振动现象，且对发动机的动力性能没有任何不良影响，极大地提高了驾驶的舒适性，达到了良好的效果。 参考文献 ［１］董铁有．汽车构造（发动机）［Ｍ］．北京：人民交通出版社．２００５． ［２］谢里云．汽车发动机燃油系统结构与维修［Ｍ］．广州：广东科技出版社。１９９４． ［３］张志沛．汽车发动机原理［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００３．［４］（日）高野二郎．降低柴油机起动及停车时振动的研究［Ｊ］．国外内燃机，２００６．３：４５～５０． ［５］王葵。李照霞，陈国平．一款实用的电磁气阀［Ｊ］．机械工程师，２００６．１２：１１０一１１１． ［６］熊伟．发动机悬置隔振性能及优化研究［Ｄ］．重庆：重庆大学，２００３． 作者简介：王葵（１９６８一），男，安徽桐城人．实验师；从事机械设计和制造方面的教学和实验工作，发表论文近１０篇。获得国家实 用新型专利１项。 万方数据
课程设计指导书 摩托车车架结构动力学分析 班级：机制0606 学号：012006008018 姓名：张勇杰指导老师：王彦伟
目录 1. 本课程设计目的 (3) 2．摩托车车架分析条件 (5) 3．分析模型 (8) 4．模态分析 (9) 5．瞬态响应分析 (14) 6．结果分析与总结 (20)
1.本课程设计目的 近年来,我国摩托车工业飞速发展，在短短十几年间己超过日本一跃成为世界第一摩托车生产大国。然而，与急剧增长的产量相比较极不相称的是国产摩托车的设计开发能力和产品技术含量显得很低，相当多的产品仍是低水平的重复，技术含量高、较为先进的车型都是引进技术或在引进技术基础上改进的车型，国内企业尚无能力独立自主地开发自己的产品，仅仅是在模仿测绘国外的产品。造成这种局面的主要原因，一是对知识产权保护力度不够;二是企业对产品开发投入不足，目前一般大型企业开发投入不足销售额的 1.5%，而国外 一般在5%左右:三是缺少高水平的设计开发人才;四是缺乏产品验证手段，至今还没有一个国家级摩托车综合试验场。这就使我国摩托车行业的发展极不健康，如不及时采取措施，面临激烈的市场竞争以及加入世界贸易组织后国外先进车型的冲击，我国摩托车工业将陷入艰难的境地。因此，加大摩托车的科技投入，深入开展提高摩托车设计开发水平的科研工作显得尤为迫切。目前，许多发达国家及我国台湾省等，摩托车产品的开发设计、模拟分析过程全部计算机化和动态化，而国内摩托车的设计水平还停留在测绘仿制、进行传统的静强度校核的静态设计阶段。这种把本属动态性质的问题简化为静态问题来处理的方法，弊病很大.实际摩托车在行驶过程中，受到来自路面连续载荷的冲击及发动机自身工作时运动件惯性力的激励，是在一种振动状态下工作，特别在发生共振时会大大降低结构强度，并增加车体的振动和噪声。传统的方法把整个结构当作刚性系统来设计，用大量试算和试验的方法去弥补与实际为弹性系统的差异，不仅费时耗资大，还难免
振动分析应用综述 摘要：本文通过对振动问题与方法进行简要探讨，列举相关汽车应用实例，对振动分析及应用进行简要综述。 引言 振动是指所研究机械或结构为弹性体，在外力的作用下不仅产生刚体运动，还会产生由于自身弹性而引起在平衡位置附近微小的弹性往复运动[1]。一般振动问题可以概述为振动系统（所研究的振动对象）受到外界“输入”或“激励”的作用，而产生的动态响应. 这种响应有利有弊，例如近几年的地震给当地人民与政府都带来了巨大的伤害；有振动就有噪声，污染环境，影响人们生活水平，同时一些机械结构产生振动会影响操作精度，使其相应性能下降。振动现象也被利用到一些有助于施工的振动机械中，如振动压路机、混凝土导振器等。所以对振动的研究必不可少，会影响人们生活水平，也会影响社会发展。 振动研究的问题与方法 在振动研究中，我们研究的问题分为五大方面，分别为振动隔离、在线控制、工具开发、动态性能分析、模态分析[1]。同时可以将振动问题分为三类：振动分析、振动环境预测、系统识别。振动隔离运用最显著地例子就是悬架设计，本文主要集中对动态性能分析与模态分析两方面进行探讨。 振动分析的基本方法包括理论分析法（即通过建立运动微分方程来求解响 为典型的振应）、实验研究、理论与实验相结合的方法。） = + M F + （t KX X X C 动微分方程，根据F（t）是否为零，分为自由振动或强迫振动；根据C是否为零，分为有阻尼或无阻尼振动。 自然界中存在的振动问题往往很复杂，为了简化振动问题，同时不失真，我们可以将非线性振动转换为线性振动得出系统特征根，从而判断系统稳定性；也可将周期振动通过傅里叶级数转化为最简单简谐函数之和得出频谱图；对于任意激励下的振动即瞬态响应，非简谐也非周期，则可通过杜哈美积分法或傅式积分法等将其在时域与频域上进行转化，从而得出响应。振动系统又可以从自由度的角度上，将其简化为适当的单自由度、二自由度、多自由度的问题。如在对汽车
从原理上讲，离合器是设在发动机与变速箱之间的一个装置，它的主要作用就是用来传递或切断发动机的动力。传递动力的目的是让车辆前进；切断动力的目的通常是为了便于换档，因为如果不切断动力，变速箱内主动齿轮和被动齿轮就很难同步，也就不容易换档（有些技术高超者可利用控制车速和发动机转速实现两者之间的基本同步，但一般不容易）。 #x"x${2K([5n 离合器除了这个主要作用外，还有一个不太起眼的作用，就是当车辆突然遇到较大冲击时，它能在主动磨擦片和被动磨擦片之间产生打滑，在一定程度上缓解外力对发动机的冲击，从而能对发动机产生一定的保护作用。 在使用离合器时最需要注意的问题，就是不要将其长时间处于分离状态。为什么要这样？我们先来看一下离合器的构造。离合器内的主要部件是磨擦片，它分为主动磨擦片和被动磨擦片。主动磨擦片通过齿轮与发动机曲轴连成一体；被动磨擦片也是通过齿轮与变速箱的主动轮连成一体。一般离合器都有多片主动磨擦片和多片被动磨擦片，二者为同心圆，间隔置放（一片主动，一片被动，再一片主动，再一片被动）在一起。离合器有三种工作状态：第一种是结合状态，即主动磨擦片与被动磨擦片在弹簧和压板的作用下结合在一起，此时来自发动机的动力被传送到变速箱；第二种状态是分离状态，即当我们握下离合器手柄后，原来作用在主被动磨擦片上的压力被解除，主动磨擦片与被动磨擦片由结合状态变为分开状态，主动磨擦片随发动机转，被动磨擦片随变速器的主动轴转，动力传递被切断；第三种状态是半结合状态，这种状态下，主动磨擦片与被动磨擦片既不完全结合，也不完全分离，动力传递处于一种半断半不断的状态。 上述三种状态中，所谓的分离状态只是一种理论上的描述，实际上由于主动磨擦片与被动磨擦片之间的间隙很小，即使在完全分离状态下，二者之间也是你挨着我，我挨着你，会产生一定的磨擦。如果长时间处于这种状态，就容易因磨擦而产生高温，严重的就会烧毁离合器。这就是不能长时间让离合器处于分离状态的主要原因。 在平时使用和维护中，还会经常遇到两种问题：第一种是离合器分离不彻底。出现这种情况带来的问题是不能正常换档。造成这种情况的原因，多是因离合器线调整不当，一般将其调紧一些就能排除。第二种是离合器结合不彻底。出现这咱情况带来的主要问题是发动机动力传递受影响，车跑不起来，也就是我们通常所说的“丢转儿”。出现这种情况的主要原因通常有两点：一是离合器线过紧，造成主被动磨擦片不能完全结合；二是磨擦片磨损严重。解决办法一是调整离合器线，二是更换磨擦片。 综上所述，离合器在使用中需要注意的问题有两点：一是不要让其长时间处于分离状态；二是离合器线要松紧适度。 离合器的半结合状态，一般是出现在起车阶段，为了保证起步平稳，通常我们都要比较缓慢地松开离合器，这时离合器就会处于半结合状态。半结合状态对离合器的磨损是最大的，它比分离状态下的磨损要严重得多。知道这一点的意义在于，我们除了起步时为了车辆的平稳而必须让离合器处于半结合状态之外，其它