发动机前端轮系弹性皮带系统振动噪声的研究

摘要

发动机前端附件轮系的驱动转矩直接来自发动机曲轴，曲轴的扭振会通过皮带传递给发动机前端附件轮系，因此发动机前端附件轮系的振动和噪声将会更直接地影响驾驶者的驾驶感受。 本文以15GTD发动机为基础，通过对原有张紧轮附件轮系的设计和改进，提出了弹性皮带附件轮系，通过弹性皮带附件轮系的设计和验证，对弹性皮带附件轮系的振动和噪声做了深入的研究；同时也对弹性皮带的安装工具进行了人机工程学设计改造，能够满足生产的需求。 本文主要从以下几个方面详细阐述了发动机前端附件轮系弹性皮带系统的设计和优化： 利用曲轴扭振的傅里叶变换，将发动机的点火频率、发动机转速、发动机缸数进行了关联，给出了发动机转速和曲轴扭振之间的关系。结合欧拉定理，详细阐述了皮带张力和皮带的摩擦系数对降低皮带打滑率的作用，在理论为降低皮带打滑噪声提供了解决手段。 为了能够主动隔绝附件轮系的共振，本文建立了单自由度弹簧系统的物理隔振模型，将其运用到附件系统转动惯量最大的零件上，从原理上分析和验证了单自由度弹簧系统的隔振原理，提出了平移附件系统自然频率并有效隔振的具体方法。 对前端附件轮系进行了设计优化和简化，删除了原先的皮带张紧轮，取而代之的是弹性皮带附件轮系。对改进之后的弹性附件轮系进行了静态模拟计算，计算了皮带的张力、皮带的打滑率、各个皮带轮的径向力、皮带的寿命等。使用了附件轮系动态模拟软件SimDrive3D，动态计算了弹性皮带系统与振动噪声有关的关键特性参数，如皮带的抖动、皮带的打滑率、附件轮系的径向力，并使用有限元分析了各附件子零件的疲劳寿命。 进行了发动机前端附件驱动轮系的特性测试、低温起动测试和发动机涉水测试，对附件轮系的振动噪声做了进一步的实际验证，测试结果和动态计算模拟结果吻合，将皮带的打滑率控制在了可接受范围内，且在极端测试条件下满足了振动噪声的要求。在驾驶室内布置了传感器，对比了附件轮系更改之前和更改之后的驾驶室声音清晰度指数AI，证实了弹性皮带系统比张紧轮系统更安静。

目录

组合 1

G143712 方新亮（答辩） part 01

G143712 方新亮（答辩） V12 part 02

第一章 绪论

1.1 发动机前端附件轮系概述

1.2 发动机前端附件轮系噪声

1.3 国内外对发动机前端附件系统的研究现状

第二章 发动机前端轮系的基本原理

2.1 带传动的基本原理

2.2 张紧器的基本原理

2.3 发动机的曲轴扭振（角振动）

2.4 发电机隔振轮的基本原理

2.5 本章小结

第三章 发动机前端轮系的静态分析和动态分析

3.1 静态计算

3.2 动态计算

3.3 附件系统的理论校验

3.4 本章小结

第四章 发动机前端轮系的测试和验证

4.1 弹性皮带系统低温起动振动噪声测试和评估

4.2 弹性皮带系统湿状态振动噪声测试和评估

4.3 弹性皮带附件轮系特性测试

4.4 皮带系统改进后驾驶室舱内振动噪声测试和评估

4.5 弹性皮带安装的人机工程学评估和安装测试

4.6 本章小结

第五章 总结和展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢