发动机悬置系统与飞轮壳固有特性研究.pdf

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1、第5期2013年10月内燃机InternalCombustionEnginesNo．5Oct．2013发动机悬置系统与飞轮壳固有特性研究黄第云(广西玉柴机器股份有限公司，广西玉林537005)摘要：应用有限元手段模拟发动机动力总成悬置系统，分别求出悬置系统及飞轮壳的固有特性，并根据判据确定是否在发动机转速范围内共振。关键词：有限元；悬置系统；飞轮壳；固有特性中图分类号：TK422文献标识码：B文章编号：1000—6494(2013)05—0021—02TheStudyofInherentCharacteristicforEngineSuspensionSystemandFlyw

2、heelQIsiIlgHUANGDiyun(GuangxiYuchaiMachineryJoint-stockCo．，Ltd．，Yulin537005，China)Abstract：Thepapersimulatesenginepowerassemblysuspensionsystembymeansoffiniteelementtodetermineseparatelytheinherentcharacteristicsofsuspensionsystemandflywheelcasing，anddetermineifresonateinrangeofenginerotatio

3、nspeedaccordingtothecriterion．Keywords：finiteelement；suspensionsystem；flywheelcasing；inherentcharacteristic0前言某柴油机为配套某车型设计了液体泵与飞轮壳合为一体的飞轮壳组合结构，根据设计部门的要求，首先对该发动机动力总成及飞轮壳进行固有频率分析，以确定是否在发动机转速范围内共振。1计算模型1一发动机相关参数模型选用的发动机的主要参数见表1。表1发动机的主要参数项目参数发动机型式直列6缸柴油机气缸总排量／L8．2发动机最低转垂lY(r·min。1)650发动机最高转速，(r

4、·rain-')25001．2计算参数飞轮壳壳体前后端分别连着发动机机体和变作者简介：黄第云(1979一)，男，高级工程师，研究方向为发动机CAE及NVH等。收稿日期：2013—05—06速箱，另外壳体上留有一个较大传动箱端口安装有液压泵。悬置软垫分别安装在发动机机体和飞轮壳的两侧，将整个发动机动力总成固定在车架上。分析中需准确进行坐标系定义见图l，以曲轴中心线和气缸体后端面的交点(飞轮壳前端面)为坐标系原点；X轴：从飞轮端看，发动机前端为正，后端为负；】，轴：从飞轮端看，向左为正，向右为负；Z轴：向上为正，向下为负。y图1坐标系定义1．3动力学参数整个模型分析需要到发动机动力

5、总成的相关动力学参数，即发动机、变速箱及液压泵质量、质心及过质心的转动惯量及惯性积，见表2和表3。1．4软垫参数·22·内燃机2013年10月表2各组件的质量及质心表3各组件的惯量过质心的转动惯量／(kg·m一2)项目L厶L厶L发动机91179．8130．6-2．17—3．9518．2变速箱262221．51．13．22液压泵0．250．930．05O．060．06该发动机动力总成为四点悬置，机体上悬置软垫倾斜450安装，前悬置软垫橡胶静刚度为：160N／mmⅨ向)；120N／mm(Y向)；950N／mm(z向)。飞轮壳上悬置也采用450的斜悬置，后悬置软垫橡胶静刚度为：140

6、N／ramⅨ向)；150N／mm(y向)；960N／ram(Z向)。1．5飞轮壳FEM飞轮壳的材料参数见表4。表4材料参数飞轮壳采用有限元六面体单元，其网格FEM见图2。图2飞轮壳FEM2有限元分析边界条件根据模拟需要，发动机、变速箱及液压泵分别用点质量单元来模拟，四个悬置软垫用弹簧单元来代替，飞轮壳作为实体弹性单元通过有限元连接单元与各质量单元连接，边界条件见图3，最后用大型有限元软件ABAQUS求解。3分析结果图3分析边界条件3．1固有频率有限元算出整个动力总成分析模型前九阶模态频率见表5，前六阶模态为动力总成悬置系统刚体振动频率，第七阶至第九阶以后振动为飞轮壳弹性模态。表

7、5动力总成前6阶刚体频率值Hz3．2判据由于发动机输出的扭矩呈周期脉冲，对直列发动机来说，它的扰动频率可按下式计算：厂=击Nn式中，．厂为扭矩扰动频率，Hz；N为气缸数；g／为曲轴转速，r／min；C为发动机冲程数。怠速时转速为n，按上式计算输出的扭矩扰动频率为厂，按隔振要求，动力总成的刚体模态最高频率(厂，一厂。)应小于等／，才能确保动力总成的悬置系统不会在发动机的转速范围内引起共振。该发动机最低怠速为650r／min，计算出来的隔振频率为23Hz，根据表2数据，发动机动力总成悬置系统不会