动态激励条件下的发动机油底壳结构多目标优化设计

发布时间：2017-09-30 12:31

  本文关键词：动态激励条件下的发动机油底壳结构多目标优化设计

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【摘要】：油底壳是发动机的关键部件,其性能直接影响发动机的性能。在发动机结构振动激励条件下,油底壳的密封性能受到极大考验。传统的油底壳动态性能、密封性能的分析均局限于各自的领域,本论文考虑润滑油特性对油底壳动态性能的影响,以及油底壳动态振动对密封性能的影响,并对结构进行优化设计。构建油底壳的有限元模型,进行自由模态分析,并与实验模态进行对比分析,验证有限元分析模型的有效性。同时,分别对油底壳不同约束状态的模态进行分析计算,并考虑了润滑油对其动态性能的影响。油底壳振动响应和辐射噪声分别进行仿真分析和实验测试,并进行了对比分析。建立油底壳与缸体接触模型,分别进行螺栓预紧力工况、螺栓预紧力和动态激励工况的密封分析,研究不同工况条件下的接触应力、接触面张开量和滑移量等参数。分析结果表明,施加动态激励条件后的密封性比仅有预紧力时差,接触应力接近于零的区域面积明显增大,接触面张开量和滑移量也加大。以油底壳模态频率、辐射噪声和接触性能为优化目标,基于灵敏度分析方法,确定对油底壳动态性能及密封性能有重要性的过渡处厚度、底部厚度和法兰厚度等3个参数作为优化变量。分析结果表明:3个参数均能提高模态频率和减小辐射噪声,但仅加厚法兰厚度能提高密封性能;优化后的油底壳约束模态频率平均提高了20Hz,辐射噪声减小了3dB,接触应力接近于零的区域面积明显减小,达到了优化目的。
【关键词】：油底壳 模态 振动响应 密封 多目标优化
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK403
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 油底壳结构优化设计研究的背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 油底壳的振动与噪声9-10
• 1.2.2 考虑润滑油影响的油底壳结构优化10-11
• 1.2.3 油底壳的密封技术11-12
• 1.2.4 油底壳结构的优化方法12-14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 2 油底壳NVH性能分析16-44
• 2.1 油底壳自由模态分析16-25
• 2.1.1 油底壳有限元模型16-17
• 2.1.2 油底壳自由模态仿真分析17-20
• 2.1.3 油底壳实验模态分析20-25
• 2.2 油底壳的振动响应分析及辐射噪声预测25-33
• 2.2.1 油底壳振动响应分析模型25-26
• 2.2.2 油底壳振动传递函数分析26-28
• 2.2.3 油底壳边界元模型28-29
• 2.2.4 油底壳场点声传递函数分析及辐射噪声预测29-33
• 2.3 油底壳约束模态分析33-38
• 2.3.1 油底壳约束方式的确定33-34
• 2.3.2 油底壳约束模态仿真分析34-38
• 2.4 油底壳约束状态振动响应分析及辐射噪声预测38-43
• 2.4.1 边界条件的确定38-40
• 2.4.2 油底壳场点振动响应分析40-42
• 2.4.3 油底壳辐射噪声的预测42-43
• 2.5 本章小结43-44
• 3 考虑润滑油影响的油底壳NVH性能分析44-52
• 3.1 流固耦合基本理论44-45
• 3.2 润滑油的模拟45-46
• 3.3 考虑润滑油影响的油底壳自由模态分析及实验46-48
• 3.4 考虑润滑油影响的油底壳振动响应分析及辐射噪声预测48-50
• 3.5 本章小结50-52
• 4 油底壳密封性能分析52-60
• 4.1 法兰螺栓密封结构概述52
• 4.2 油底壳接触模型52-56
• 4.2.1 接触的定义52-54
• 4.2.2 油底壳接触模型的建立54-55
• 4.2.3 定义边界条件和施加载荷55-56
• 4.3 油底壳密封性能的计算结果分析56-58
• 4.4 本章小结58-60
• 5 油底壳结构多目标优化研究60-68
• 5.1 油底壳结构的优化研究60-62
• 5.1.1 油底壳表面振动与辐射噪声60
• 5.1.2 油底壳模态频率的提高60-62
• 5.1.3 油底壳与缸体的接触面优化62
• 5.2 油底壳优化参数的确定62-63
• 5.3 各参数的灵敏度分析63-64
• 5.4 油底壳优化结果的对比64-67
• 5.4.1 模态分析结果对比65-66
• 5.4.2 辐射噪声预测结果对比66-67
• 5.4.3 密封性结果对比67
• 5.5 本章小结67-68
• 6 总结与展望68-70
• 6.1 总结68
• 6.2 展望68-70
• 致谢70-72
• 参考文献72-74
• 附录74

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本文编号：948236