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1、机油冷却器盖振动响应分析 0 5 0 5 4 5 李京鲁 ( 杭州? 气亭发动机厂) j 摘要：本文根据振动响应分析的结果，提出了机油冷却器盖的减臻痴蒙。 1 概述 机油冷却器盖属于薄壁箱体类零件，由于这类零件刚度非常小而具有较低的固有频率。其安装位置 处于发动机右侧，距离振噪的激励源很近，因此容易经产生较大的振动并发出噪声。振噪测试试验的结 果也表明该零件为发动机的一个值得关注的噪声源。基于上述原因，在考虑发动机的降噪工作中，有必 要对其振动n 向应问题做出分析，提出相应的结构改进建议，从而有望为降低噪声起到有效的作用。 2 机油冷却器盖的有限元分析模型 本次分析取图号为6 1 4 0 1
2、0 0 8 3 B 的机油冷却器盖为例。在三维C A D 系统u G 中完成建模输入三维 C A D C A E 系统I - D e a s ，然后抽取实体模型的中性面，在面上剖分四边形面网格，同时根据机油冷却器盖 的几何及材料特性，输入相关参数及板单元的厚度。约束机油冷却器盖与机体结合面的平面自由度，并 且设定该面为激励作用面。 图一1机油冷却器盖的有限元分析模型 3 约束正则模态分析 本次计算的频率范围为。一5 0 0 0 H z 的所有正则模态，同时计算了三种不同筋板布置方案的机机油冷 却器盏，图一2 为不加筋板的机油冷却器盖的正则模态振型。 ( a ) 一阶模态的振型9 3 2 H z
3、 ( b ) 六阶模态的振型1 3 8 7 H z ( C ) 八阶模态的振型1 6 7 2 H z 图一2不加筋板的机油冷却器盖的模态 2 0 3 图一3 表示了原设计筋板的机油冷却器盖的振型。 ( a ) 一阶模态的振型8 5 7 H z( b ) 六阶模态的振型1 3 4 0 H z ( C ) 八阶模态的振捌1 6 7 2 H z 图一3 原设汁筋板的机油冷却器盖的模态 根据不加筋板的机油冷却器盖的模态振型迹线分布及走向，选择筋板布置方式的设计方案的模态振 型见图一4 。 ( a ) 一阶模态的振型8 6 7 H z( b ) 六阶模态的振型1 5 2 0 H z ( C ) 八阶模态
4、的振型1 9 1 6 H Z 图一4 修改筋板设计的机油冷却器盖的模态 4 加强筋肋的布置与详细设计 首先分析机油冷却器盖低阶振型的形态。注意到A 计权声压的概念，噪声测试仪器对低于1 0 0 0 H z 以下的声波衰减较大，因此相应的设计思路更关注1 0 0 0 H z 以上的频段。由图一2 可以看出6 阶模态的振 型节线，在要求筋板对振动起有效的抑制作用时，其延伸方向应该尽量与振型结线正交。同时也必须考 虑到N - J 2 制造的可行简易性。据此修改前后的筋板布置方案见图一5 2 0 4 a b 图一5 修改前后的筋板布置方案 经过筋板布置修改后的机油冷却器盖的模态振型有所改变。首先其固有
5、频率得以提高，在施加了单 位脉冲激励后的响应也有一定的降低( 参考点选在相同部位) 。 5 机油冷却器盖在单位脉冲力作用下的有阻尼的强迫振动响应 机油冷却器盖的噪声主要是机体振动通过接合面激励而产生的。而机体振动又是因为受到缸内爆发 压力及活塞侧面敲击力作用所致 由于目前工作条件的限制，尚无法获取实际激励的频谱函数。但是作为数种设计方案的比较，采用 单位脉冲函数作为激励，不失为一种有效的方法。 单位脉冲函数的频谱函数 ，f 6 ( f ) 1 = 1 这表盼该函数包含了完整的频率成分。通过求得响应函数，即可得出有关频段共振频率的分布状态。在 此a ( t ) 表示了机油冷却器盖的基座( 机体侧
6、面) 的加速度所产生的惯性力脉冲 描述系统有阻尼的强迫振动响应的线性微分方程组： g 酊i iM堋+q“甜吼LKKi,M MJ L L cJ L 辟JK 臻凇R l ，。剥 “e 。 L 曩i。且Jl ，j 郴) = 0 ；z ( O ) = O 式中：i 一约束自由度； S 一非约束自由度： z 一为位移向量。 M 、C 以及彪分别为质量、阻尼和刚度矩阵；6 和尺分别为脉冲激励力与约束反力。 计算结果见图一6 所示韵速度频率响应曲线。这些响应曲线反映了机油冷却器盖表面振幅相对较大 点的0 - 3 0 0 0 ( H z ) 频带内共振峰的分布与幅值，通过对这些信息进行分析比较，可以指导机油冷
7、却器表 面筋板的布置和尺寸选择确定。 ；：jI4：j卜2Ij；II爿：I二1 j I|II_fI|0。I_III|I|n|10 ；。一F | I 。一j r 譬寸l 卜l 一L j l 、 八一 V 、，、r、 VV 、 。 翟强。出” 。 r ：呵啊端套 I b ) 原设计筋板的机油冷却器盏的脉冲激励下的响应 l l 、1 V1八 、一 V V 口l 口j 0 04 0 0 ( c ) 修改筋板设计的机油冷却器盖的脉冲激励下的响应 图一6 机油冷却器盖的脉冲激励下的响应 6 绪论 通过改变内燃机薄壁件的结构，减少振动响应从而降低噪声的途径较为经济可行。对于W D 6 1 5 的机 油冷却器盖，修改原筋板，就可以明显提高其固有频率；通过计算单位脉冲力激励的响应分析，又能够 求得该零件对不同频率激励的敏感程度。进而对机油冷却器盖降噪设计提供指导性意见。 改变筋板为曲线形状( 与振型节线正交) ，可起到降低振动的作用，从而有望见低噪声。值得注意 的问题是降噪效果最终如何，必须经过声学计算分析和试验验证。 参考文献： 1 】倪振华振动力学西安交通大学出版社1 9 8 9 年5 月 【2 】赵玫等机械振动与噪声学科学出版社2 0 0 4 年9 月
