发动机振动强度

发动机强度与振动

第一章课后作业

学号：姓名：

1.1 简要解释下列名词术语：

（1）弯矩补偿

弯矩补偿：在叶片设计时，通过离心力弯矩来抵消一部分气动力弯矩，使叶片截面上的合成弯矩最小或达到某一数值，以减小叶片截面上的总弯曲应力值。

（2）自然补偿

自然补偿：弯曲变形后，截面重心偏离，形成附加弯矩，使离心弯矩对气动弯矩的补偿作用加大，也称附加补偿为自然补偿。

（3）罩量调整

罩量调整：罩量是叶片各截面重心相对于Z轴的偏移量；以根部截面为调整对象，对罩量进行调整为罩量调整。调整需考虑的因素有气动状态、加工和安装等。

1.2 简要回答下列问题：

（1）发动机工作中转子叶片受哪些负荷？

离心力、气动力、热应力、交变载荷、随机载荷

（2）转子叶片应力计算中，至少应考虑哪些工作状态？

最大气动状态，H=0, Ma＝M max，n＝n max

最小气动状态，H=H max, n＝n额定或n巡航

最高温度状态，T=Tmax

地面试车, 即设计状态，H=0, Ma＝0， n＝ n max

（3）航空发动机转子叶片截面上承受什么弯矩？通常采用什么方法来降低截面上的弯曲应力？

气动力弯矩和离心力弯矩；采用弯矩补偿降低截面上的弯曲应力。

（4）离心补偿，或称弯曲补偿，在转子叶片设计中如何实现？补偿系数如何确定？

使气动力弯矩和离心弯矩作用方向相反，从而减小合成弯矩。

补偿系数为0.2至0.8，应根据叶片在最常应用的工况和最危险工况下进行离心补偿设计，选择补偿系数还应考虑其他工况，以避免叶片出现过补偿现象。

（5）试用图说明在同一转子上压气机和涡轮转子叶片各截面的重心分布规律(沿周向及轴

向)，并阐述其原因。

压气机

压气机对气体做功，受到的气动弯矩与航向相反，则，离心弯矩应与航向相同，故重心向左。 受到的气动弯矩与转向相反，则，离心弯矩应与转向向相同，故重心向左。

涡轮

气体对涡轮做功，涡轮叶片受到的气动力弯矩与航向相同，则离心弯矩应与航向相反，所以涡轮叶

片重心向右。 气体对涡轮做功，涡轮叶片受到的气动力弯矩与转子旋向相同，则离心弯矩应与旋向相反，所以涡轮叶片重心向右。

（6）转子叶片的叶型截面上，通常何处应力最大？为什么？

转子叶片叶根部位应力最大，因为叶根部位承受的离心力和弯矩均最大。

（7）长而薄的转子叶片，其弯曲变形对叶片应力有何影响？

弯曲变形后，截面重心偏离，形成附加弯矩，使离心弯矩对气动弯矩的补偿作用加大，也称附加补偿为自然补偿。 0,0y x ≥≤0,

0y x ≤≥

汽车发动机振动噪声测试实用标准系统

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；

航空发动机强度与振动

航空发动机强度与振动课程设计报告 题目及要求 题目基于 ANSYS 的叶片强度与振动分析 1.叶片模型 研究对象为压气机叶片，叶片所用材料为 TC4 钛合 金，相关参数如下： 材料密度：4400kg/m3弹性模量：1.09*1011Pa 泊松比： 0.34 屈服应力：820Mpa 叶片模型如图 1 所示。把叶片简化为根部固装的等截

面悬臂梁。叶型由叶背和叶盆两条曲线组成，可由每条曲 线上 4 个点通过 spline（样条曲线）功能生成，各点位置 如图 2 所示，其坐标如表 1 所示。 注：叶片尾缘过薄，可以对尾缘进行修改，设置一定的圆角 2.叶片的静力分析 （1）叶片在转速为 1500rad/s 下的静力分析。 要求：得到 von Mises 等效应力分布图，对叶片应力分布进行分析说明。并计算叶片的安全系数，进行强度校核。 3.叶片的振动分析 （1）叶片静频计算与分析 要求：给出 1 到 6 阶的叶片振型图，并说明其对应振动类型。

（2）叶片动频计算与分析 要求：列表给出叶片在转速为 500rad/s，1000rad/s,1500rad/s, 2000rad/s 下的动频值。 （3）共振分析 要求：根据前面的计算结果，做出叶片共振图（或称 Campbell 图），找出叶片的共振点及共振转速。因为叶片一弯、二弯、一扭振动比较危险，故只对这些情况进行共振分析。 3. 按要求撰写课程设计报告 说明：网格划分必须保证结果具有一定精度。各输出结果图形必须用ANSYS 的图片输出功能，不允许截图，即图片背景不能为黑色。 课程设计报告 基于 ANSYS 的叶片强度与振动分析1. ANSYS 有限元分析的一般步骤 （1）前处理 前处理的目的是建立一个符合实际情况的结构有限元模型。在Preprocessor 处理器中进行。包括：分析环境设置（指定分析工作名称、分析标题）、定义单元类型、定义实常数、定义材料属性（如线弹性材料的弹性模量、泊松比、密度）、建立几何模型（一般用自底向上建模：先定义关键点，由这些点连成线，由线组成面，再由线形

航空发动机构造及强度复习题

航空发动机构造及强度复习 一、基本概念 1. 转子叶片的弯矩补偿 2. 转子的自位作用 3. 动不平衡与动不平衡度 4. 静不平衡与静不平衡度 5. 挠轴转子与刚轴转子 6. 转子叶片的静频与动频 7. 转子的临界转速8. 转子的同步正涡动与同步反涡动 9. 转子的同步正进动与同步反进动10. 持久条件疲劳极限 11. 尾流激振12. 恰当半径 13. 陀螺力矩14. 压气机叶片的安全系数 15. 轮盘的破裂转速16. 应力比 17. 动刚度18. 动波 19. 低循环疲劳20. 轮盘的局部安全系数与总安全系数 二、基本问题 1.航空燃气涡轮发动机有哪几种基本类型？ 2.航空发动机工作叶片受到哪些负荷？ 3.风扇叶片叶尖凸台的作用是什么？ 4.航空燃气涡轮发动机中，两种基本类型发动机的优缺点有哪些？ 5.列举整流叶片与机匣联接的三种基本方法。 6.压气机转子设计应遵循哪些基本原则？ 7.压气机防喘在结构设计方面有哪些措施？ 8.压气机转子有哪三种结构形式？各有何优缺点？ 9.发动机转子轴向力减荷有哪三项措施？ 10.叶片颤振的必要条件是什么？说明颤振与共振的区别。 11.疲劳破坏有哪些基本特征？ 12.燕尾形榫头与枞树形榫头有哪些主要特点？ 13.说明疲劳损伤的理论要点。 14.轮盘有几种振动形式，各举例画出一个振型图。 15.航空发动机燃烧室由哪些基本构件组成？ 16.排除叶片共振故障应从哪几个方面考虑？举例说明各方面的具体措施。 17.什么是等温度盘，为什么采用等温度盘，其温度条件是什么？ 18.涡轮相比的结构特点是什么？ 19.涡轮部件冷却的目的及对冷却气的要求是什么？在涡轮部件上采用的冷却、散热、 隔热措施有哪些？

发动机振动强度

发动机强度与振动 第一章课后作业 学号：姓名： 1.1 简要解释下列名词术语： （1）弯矩补偿 弯矩补偿：在叶片设计时，通过离心力弯矩来抵消一部分气动力弯矩，使叶片截面上的合成弯矩最小或达到某一数值，以减小叶片截面上的总弯曲应力值。 （2）自然补偿 自然补偿：弯曲变形后，截面重心偏离，形成附加弯矩，使离心弯矩对气动弯矩的补偿作用加大，也称附加补偿为自然补偿。 （3）罩量调整 罩量调整：罩量是叶片各截面重心相对于Z轴的偏移量；以根部截面为调整对象，对罩量进行调整为罩量调整。调整需考虑的因素有气动状态、加工和安装等。 1.2 简要回答下列问题： （1）发动机工作中转子叶片受哪些负荷？ 离心力、气动力、热应力、交变载荷、随机载荷 （2）转子叶片应力计算中，至少应考虑哪些工作状态？ 最大气动状态，H=0, Ma＝M max，n＝n max 最小气动状态，H=H max, n＝n额定或n巡航 最高温度状态，T=Tmax 地面试车, 即设计状态，H=0, Ma＝0， n＝ n max （3）航空发动机转子叶片截面上承受什么弯矩？通常采用什么方法来降低截面上的弯曲应力？ 气动力弯矩和离心力弯矩；采用弯矩补偿降低截面上的弯曲应力。 （4）离心补偿，或称弯曲补偿，在转子叶片设计中如何实现？补偿系数如何确定？ 使气动力弯矩和离心弯矩作用方向相反，从而减小合成弯矩。 补偿系数为0.2至0.8，应根据叶片在最常应用的工况和最危险工况下进行离心补偿设计，选择补偿系数还应考虑其他工况，以避免叶片出现过补偿现象。 （5）试用图说明在同一转子上压气机和涡轮转子叶片各截面的重心分布规律(沿周向及轴

向)，并阐述其原因。 压气机 压气机对气体做功，受到的气动弯矩与航向相反，则，离心弯矩应与航向相同，故重心向左。 受到的气动弯矩与转向相反，则，离心弯矩应与转向向相同，故重心向左。 涡轮 气体对涡轮做功，涡轮叶片受到的气动力弯矩与航向相同，则离心弯矩应与航向相反，所以涡轮叶 片重心向右。 气体对涡轮做功，涡轮叶片受到的气动力弯矩与转子旋向相同，则离心弯矩应与旋向相反，所以涡轮叶片重心向右。 （6）转子叶片的叶型截面上，通常何处应力最大？为什么？ 转子叶片叶根部位应力最大，因为叶根部位承受的离心力和弯矩均最大。 （7）长而薄的转子叶片，其弯曲变形对叶片应力有何影响？ 弯曲变形后，截面重心偏离，形成附加弯矩，使离心弯矩对气动弯矩的补偿作用加大，也称附加补偿为自然补偿。 0,0y x ≥≤0, 0y x ≤≥

发动机台架振动噪声试验规范

发动机台架 振动噪声 试验规范 湖南大学 先进动力总成技术研究中心

1.适用范围 本标准适用于缸径100mm以内，功率在150kW以内的往复活塞式发动机。 2.规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 1859-2000 往复式内燃机辐射空气噪声测量工程法及简易法。 GB/T 往复式内燃机性能第1部分：标准基准状况，功率、燃油消耗和机油消耗的标定及试验方法。 GB/T 往复式内燃机性能第3部分：试验测量。 3.试验目的 在发动机消声室试验台架上进行发动机振动噪声测试，评价发动机振动噪声水平。 4.测试设备 传声器应该符合GB/T3785规定的1级仪器要求，其测量装置必须至少覆盖20Hz～20000Hz的频率范围。 加速度传感器应该符合GB/T3785规定的1级仪器要求，其测量仪器频率范围至少为10Hz～2000Hz，并应包括发动机最低稳定转速到lO倍最高转速的激励频率。传声器、加速度传感器在测量前必须进行标定。 测量前后，仪器应该按照规定进行校准，两次校准值不应超过1dB。 发动机转速的测试仪器的准确度应优于1%。 5.安装条件和运转工况 发动机工作条件 测试前确保发动机为工作正常且油位、水位正常。 在测量过程中，发动机的所有运行条件，应该符合制造厂家的规定。测量开始前，发动机应该稳定在正常工作温度范围内。 发动机状态 发动机不带空气滤清器和排气消声器,引出进、排气噪声。

振幅、加速度、振动频率三者的关系式

振动加速度、振幅、频率三者关系 在低频范围内,振动强度与位移成正比;在中频范围内,振动强度与速度成正比;在高频范围内,振动强度与加速度成正比。因为频率低意味着振动体在单位时间内振动的次数少、过程时间长,速度、加速度的数值相对较小且变化量更小,因此振动位移能够更清晰地反映出振动强度的大小;而频率高,意味着振动次数多、过程短,速度、尤其是加速度的数值及变化量大,因此振动强度与振动加速度成正比。 也可以认为,振动位移具体地反映了间隙的大小,振动速度反映了能量的大小,振动加速度反映了冲击力的大小。 振动加速度的量值是单峰值,单位是重力加速度[g]或米/秒平方[m/s2],1[g] = 9.81[m/s2]。 最大加速度20g(单位为g)。 最大加速度=0.002×f2(频率Hz的平方)×D(振幅p-pmm)f2:频率的平方值 举例:10Hz最大加速度=0.002×10*10×5=1g 在任何頻率下最加速度不可大于20g 最大振幅5mm 最大振幅=20/(0.002×f2) 举例:100Hz最大振幅=20/(0.002×100*100)=1mm 在任何频率下振幅不可大于5mm 加速度与振幅换算1g=9.8m/s2

A = 0.002 *F2 *D A:加速度(g) F:頻率(Hz) 2是F的平方D:位移量(mm) 2-13.2Hz 振幅为1mm 13.2-100Hz 加速度为7m/s2 A=0,002X(2X2)X1 A=0.002X4X1 A=0.008g 单位转换1g=9.81m/s2 A=0.07848 m/s2, 也就是2Hz频率时。它的加速度是0.07848m/s2. 以上公式按到对应的参数输入计算套出你想要的结果

发动机结构振动及噪声预测

发动机结构振动及噪声预测 作者：奇瑞发动机工程研究邓晓龙 发动机是影响汽车NVH性能的最主要的因素，在发动机的设计阶段就深入进行振动噪声性能的预测与优化，已经成为发动机开发的基本流程，是发动机自主研发过程中的重要工作。 国内外对发动机结构噪声的预测做了大量研究，中低频结构噪声预测方法已趋成熟。结构振动响应与辐射噪声之间的关系非常复杂，目前根据强迫振动响应计算辐射噪声的计算方法主要有平板理想化法、有限元法和边界元法等。噪声预测技术的发展使得发动机在设计阶段进行噪声评价成为可能。 本文探讨了适于进行动力总成振动及结构噪声预测的方法；建立了动力总成各主要部件的有限元模型，通过AVL EXCITE软件进行了动力学分析，并计算发动机的振动响应。进行NVH的性能提升的最重要的就是首先要找到主要振动及噪声源，并开展有针对性的工作。为了更明确发动机的主要声源，采用自编软件，根据表面振动速度结果进行了主要表面的辐射声功率排序，最后进行结构噪声预测。 发动机结构振动预测 进行发动机结构振动及噪声预测，涉及到大量的研究工作，主要工作包括各部件有限元建模、子结构模态提取，EXCITE模型搭建，主要激励计算，动力学分析，振动响应计算，表面辐射声源排序，声边界元建模和空间声场预测等工作。 1. 动力总成有限元模型 动力总成有限元模型包括缸体、框架、缸盖、油底壳、缸套、进气歧管、排气歧管、气门室罩盖、4个悬置支架、变速器壳体、变速器传动轴及齿轮等。由于研究的动力总成的4个悬置支架中有3个是安装在变速器上，所以加入变速器壳体的有限元模型，这样可以更准确地模拟动力总成的振动情况，特别是怠速工况下的振动。图1所示为动力总成的有限元网格。同样需建立曲轴组件的有限元网格，曲轴组件包括曲轴、飞轮、扭转减振器、皮带轮和正时齿轮等部件。

航空发动机强度复习总结

1转子叶片强度计算的目的是为了保证所设计的转子叶片能可靠工作,又使其尽可能轻。 2转子叶片受到的载荷:叶片自身质量产生的离心力;气流的横向气体力(弯曲应力和扭转应力);热负荷;振动负荷。 3简化假设和坐标系:将其看做根部完全固装的悬臂梁;叶片仅承受自身质量离心力和横向气体力,只计算拉伸应力和弯曲应力;扭转中心(刚心),气体压力中心与中心三者重合,离心力与气体力均作用于重心。 4计算点的选择:发动机设计点（H=0，V=0，n=n max ）;低空低温高速飞行状态（最大气体力状态H=0,V=V max ,n=n max ,t=233K ）;高空低速飞行状态（最小气体力状态H=H max ,V =V min ,n =n max ,t =t H ） 5推导气动力：(ρ2m c 2am t 2m ×1)c 2am ? ρ1m c 1am t 1m ×1 c 1am =2πQ Z m ρ2m c 2am 2? ρ1m c 1am 2 ; p 1m ?p 2m t m ×1=2πZ m Q p 1m ?p 2m ;p xm =2πZ m Q ρ1m c 1am 2?ρ2m c 2am 2)+ (p 1m ?p 2m ;p ym =2πZ m Q (ρ1m c 1am c 1um ?ρ2m c 2am c 2um ) 6离心力弯矩：若转子叶片各截面重心的连线不与Z 轴重合,则叶片旋转时产生的离心力将引起离心力弯矩.离心力平行于Z 轴所以对Z 轴没有矩,离心力必须垂直于转轴在X 轴方向的分力必然为0. 7罩量：通常将叶片各截面的重心相对于Z 轴作适当的偏移,以达到弯矩补偿的目的,这个偏移量称为罩量。 8罩量调整:合理地选择叶片各截面重心的罩量,使之既保证叶片在发动机经常工作的状态具有较低的应力,又照顾到在其它各种工作状态下的应力都不太大。在一般情况下，仅以根部截面作为调整对象。 9压气机与涡轮叶片所受气动力方向相反，重心连线偏斜方向总是与叶片所受的气体力的方向一致。 10以离心力弯矩补偿气体力弯矩时,还必须注意到这两个弯矩随工作状态的变化.往往取最大气体力弯矩和最小气体力弯矩的平均值作为离心力弯矩补偿的目标。 11弯曲应力：通过截面重心，有一对惯性主轴η、ξ,对η轴的惯性矩最小,对ξ轴的惯性矩最大。在距离η轴最远的A 、B 、C 三点在仅有作用时,弯曲应力最大。 12压气机叶片n s =?s ?总，max 一般n s =2.0~3.5 ;涡轮叶片n T =?T s ?总，max (一般n T =1.5~2.5) 13影响叶片强度:扭转应力(两个扭转力矩方向常常相反,所以可忽略);热应力(热端部件影响,热冲击反复产生致热疲劳);扭向(扭向愈大,对叶片截面上离心拉伸应力分布不均匀的影 响愈大);蠕变(采用叶片材料的蠕变极限?a /T t 作为许用应力,安全系数 n T =?a T t ?总，max (一般n T =1.5~2.5);;叶片弯曲变形(由于变形产生的附加弯矩,将使离心力弯 矩对气体力弯矩的补偿效果更好);叶冠(增大应力项);其它因素(不同的叶根形状将使叶片上的离心拉伸应力产生明显的分布不均现象) 20轮盘的破损形式：1,在轮盘外缘榫头部分断裂;2,轮盘外缘的径向裂纹，尤其在固定叶片的销孔处;3,由于材料内部缺陷(例如松孔或夹杂)导致盘中心断裂;4,由于轮盘在高温下工作，容易引起蠕变(甚至局部颈缩),使盘外径增大,最后导致轮盘破裂。 21轮盘强度计算主要考虑负荷：1安装在轮盘外缘上的叶片质量离心力以及轮盘本身的离心力;2沿盘半径方向受热不均引起的热负荷。其他负荷:1由叶片传来的气动力,以及轮盘前后端面上的气体压力;2机动飞行时产生的陀螺力矩；3叶片及盘振动时产生的动负荷；4盘与轴或盘与盘连接处的装配应力,或在某种工作状态下,由于变形不协调而产生的附加应力。 22轮盘强度计算的假设：1轴对称假设;2平面应力假设;3弹性假设。 23轮盘强度计算基本公式方程：平衡方程、几何方程、物理方程。计算方法：力法、位移法。 24轮盘的应力有三部分组成:1,由应力、位移、温度的边界条件决定的，它们通过常数K1和K2来表示;2,轮盘以角速度ω旋转引起的离心应力;3,由于温度影响引起的热应力。 25等厚圆环法的基本思路:1，将剖面形状复杂的轮盘沿半径方向划分成有限个段，每段构成一个等厚圆环，相互套接在一起，虽然整个轮盘的温度分布沿径向是不均匀的，但对于每

发动机振动特性分析与试验

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）。

发动机噪声与振动

发动机运转时，燃烧噪声，机械噪声和空气动力噪声是主要噪声源。 通常把燃烧时气缸压力通过活塞、连杆、曲轴、主轴承传至机体，以及通过气缸盖等引起发动机结构表面振动而辐射出来的这部分噪声，称为燃烧噪声。发动机的燃烧噪声，是在气缸中产生的。燃烧过程中，气缸内的压力波冲击燃烧室壁，气体自身产生的振动，这种振动及辐射噪声呈高频特性。气缸内压力在一个工作循环内呈周期变化，激起气缸内部机件的振动，其频率与发动机转速有关，通过发动机机体向外辐射噪声，这种振动及辐射噪声呈低频特性。其强弱程度，取决于压力增长率及最高压力增长率的持续时间。 发动机的机械噪声，是指在气体压力和惯性力的作用下，使运动部件产生冲击和振动而激发的噪声。主要有活塞敲击噪声、供油系噪声、配气机构噪声、正时系统噪声、辅机系统噪声、轴承噪声、不平衡惯性力引起的机体振动和噪声等。发动机工作时，由于冲击、摩擦、旋转不均匀和不平衡力作用等原因，激起零部件的机械振动而产生噪声。特别是当激振力频率与零部件的固有频率相一致时，会引起激烈的共振和噪声。发动机的机械噪声随转速的提高而迅速增加。 空气动力噪声，是气体流动（如周期性进气、排气）或物体在空气中运动，空气与物体撞击，引起空气产生的涡流，或者由于空气发生压力突变，形成空气扰动与膨胀（如高压气体向空气中喷射）等而产生的噪声。一般说来，空气动力噪声是直接向大气辐射的。主要分成进气噪声、排气噪声和风扇噪声。 汽车噪音改善材料和方法： 1、发动机噪，路噪，胎噪都属于结构噪音，它的主要产生是震动，最合理的解决办法就是制震。加入减振板配合吸音垫，能很好解决路噪和胎噪。弓I擎噪这个问题我们应理性去看待，引擎声的大小随发动机转速的不同而产生程度不同的噪音，它没有一个恒定的标准，但是，引擎的转速是由车辆行驶状态和驾驶人员操控的。对引擎的声音除了驾驶人员的控制外，汽车隔音工程还能再进一步的改善，具体施工部分如下：（1）引 擎盖的施工能延缓前盖板因温度过高而掉漆，并能减少发动机噪音通过上盖传出的噪音。（2）挡火墙内外部分施工可改善引擎发动后低频音的传入。施工后引擎声变得更加纯净，驾驶人员会有更好的操纵感。如果要引擎声有较明显的改善，施工部分是比较复杂的，具有一定高难度的作业，具体施工部分与步骤有以下几点：①拆开仪表台，完全处理挡火墙内部②卸下发动机，完全处理档火墙外部这个施工对引擎噪音的减少 效果是比较明显的，但是施工过程可能会对车体原有设备造成改变和影响，笔者一般不建议对此部分进行施工操作，对于引擎声应理性善待，不应过分追求引擎声的控制，让引擎发挥它应有的动力感。 2、路噪和胎噪是因为轮胎和路面摩擦产生震动和噪音，所以减震是最好的方法，用减振板或专用减振板和吸音垫及车门密封条对叶子板和车地板及车门进行全面施工可以从减震、吸音、隔音三个源头改善胎噪和路噪。 3、风噪是因为风的压力超过车门的密封抗阻力而形成，所以加强密封阻力是最直接最根本的解决方法，车门密封条和内心密封条就能很好解决这一问题。

航空发动机强度复习题(参考答案)

航空发动机构造及强度复习题（参考答案） 一、 基本概念 1. 转子叶片的弯矩补偿 适当地设计叶片各截面重心的连线，即改变离心力弯矩，使其与气体力弯矩方向相反，互相抵消，使合成弯矩适当减小，甚至为零，称为弯矩补偿。 2. 罩量 通常将叶片各截面的重心相对于z 轴作适当的偏移，以达到弯矩补偿的目的，这个偏移量称为罩量。 3. 轮盘的局部安全系数与总安全系数 局部安全系数是在轮盘工作温度与工作时数下材料的持久强度极限t T σ，与计算轮 盘应力中最大周向应力或径向应力之比值。0.2~5.1/max ≥=σσt T K 总安全系数是由轮盘在工作条件下达到破裂或变形达到不允许的程度时的转速c n ，与工作的最大转速m ax n 之比值。max /n n K c d = 4. 轮盘的破裂转速 随着转速的提高，轮盘负荷不断增加，在高应力区首先产生塑性变形并逐渐扩大，使应力趋于均匀，直至整个轮盘都产生塑性变形，并导致轮盘破裂，此时对应的转速称为破裂转速。 5. 转子叶片的静频与动频 静止着的叶片的自振频率称为静频； 旋转着的叶片的自振频率称为动频；由于离心力的作用，叶片弯曲刚度增加，自振频率较静频高。 6. 尾流激振 气流通过发动机流道时，在部障碍物后（如燃烧室后）造成气流周向不均匀，从而对后面转子叶片形成激振。 7. 转子的自位作用 转子在超临界状态下工作时，其挠度与偏心距是反向的，即轮盘质心位于轴挠曲线的侧，不平衡离心力相应减小，使轴挠度急剧减小，并逐渐趋于偏心距e ，称为“自位”作用。

8. 静不平衡与静不平衡度 由不平衡力引起的不平衡称为静不平衡；静不平衡度是指静不平衡的程度，用质量与偏心矩的乘积me 表示，常用单位为cm g ?。 9. 动不平衡与动不平衡度 由不平衡力矩引起的不平衡称为动不平衡；动不平衡度是指动不平衡的程度，用me 表示，常用单位是cm g ?。 10. 动平衡 动平衡就是把转子放在动平衡机床上进行旋转，通过在指定位置上添加配重，以消除不平衡力矩。 11. 挠性转子与刚性转子 轴的刚性相对于支承的刚度很小的转子系统称为挠性转子；转子的刚性相对于支承的刚性很大的转子称为刚性转子。 12. 转子的临界转速 转子在转速增加到某些特定转速时，转子的挠度会明显增大，当转速超过该转速时，挠度又明显减小，这种特定的转速称为转子的临界转速，是转子的固有特性。 13. 涡动 转轴既要绕其本身轴线旋转，同时，该轴又带动着轮盘绕两轴承中心的连线旋转，这种复合运动的总称为涡动。 14. 自转与公转（进动） 轮盘绕轴旋转称为自转；挠曲的轴线绕轴承连线旋转称为公转或进动。 15. 转子的同步正涡动与同步反涡动 自转角速度与进动角速度大小与转向均相同的涡动称为同步正涡动；自转角速度与进动角速度大小相等，但转向相反的涡动称为同步反涡动； 16. 转子的协调正进动与协调反进动 自转角速度与进动角速度大小与转向均相同的涡动称为同步正涡动，对应的进动称为协调正进动；自转角速度与进动角速度大小相等，但转向相反的涡动称为同步反涡动，对应的进动称为协调反进动。 17. 持久条件疲劳极限 规定一个足够的循环次数L N ，以确定L N 下的“持久疲劳极限”，称为“持久条件疲劳极限”。

航空发动机强度与振动课程教学大纲

《航空发动机强度与振动》课程教学大纲课程基本信息（Course Information） 课程代码（Course Code）AV432 *学时 （Credit Hours） 48 *学分 （Credits） 3 *课程名称（Course Name）（中文）航空发动机强度与振动 （英文）Structural Strength and Vibration of Aircraft Engines 课程性质 (Course Type) 专业选修类 授课对象 （Audience） 本科大三下学期 授课语言 (Language of Instruction) 中文 *开课院系 （School） 航空航天学院 先修课程 （Prerequisite） 工程热力学、空气动力学、推进原理 授课教师（Instructor） 课程网址(Course Webpage) *课程简介（Description）本课程是航空航天学院的专业选修课。主要讲授包括：航空发动机结构强度、振动的基础理论和方法；航空发动机叶片强度、轮盘强度、叶片振动、转子动力特性、转子平衡、整机振动和疲劳强度的基本概念、基础理论和分析方法；航空发动机强度与振动的设计准则和一般规律；航空发动机强度与振动测试技术。 通过本课程的学习，使学生掌握航空发动机部件及总体的强度与振动基本概念和分析方法、把握航空发动机结构强度的设计思想、初步掌握航空发动机结构强度设计方法，培养学生分析、处理航空发动机强度与振动实际问题的能力。 *课程简介（Description） This course is a specialized elective course of the School of Aeronautics and Astronautics. Major lectures include: the theory and methods of the structural strength and vibration of aircraft engines; the basic concepts, theory, and methods of the blade strength, wheel strength, blade vibration, dynamic characteristics of rotor, rotor balancing, body vibration and fatigue strength analysis; strength and vibration of aero-engine design criteria and general rules; the experimental technology of strength and vibration tests. Through this course, students will master the basic concept and analysis method of structural strength and vibration of the pieces and overall aircraft engine, grasp the structural strength of aircraft engine design, preliminary master structural strength design method of aircraft engine, grasp the ability of analysis and solving the structural strength and vibration of aircraft engines in the practice.

航空发动机设计的总体强度

航空发动机设计的总体强度 众所周知，航空发动机是一种高温、高压、高转速的精密机械，那强度，必须刚刚的！！上一期的总体结构想必大家还念念不忘，本期借着结构的东风讲讲发动机的总体强度。 第一个问题，强度专业是干啥滴？通俗地讲，“大发”作为一个干得多吃得少的新时代好青年，没有一个强健的身体可不行呢，这个强健，既体现在普通意义的强度上面（抗拉抗弯还要抗扭），还体现在抗疲劳能力（怎么折腾都不坏）和抗打击能力（无知的小鸟呼啦啦地撞上来）等方方面面，总的来说，生活在 航空发动机这样一个地狱般的工作环境里，没有一副打不坏、耐力好、贼扛揍 的好身板是不行的。为了确保发动机方方面面的零组件都能符合这样变态的标准，我们的强度攻城狮们可谓是殚精竭虑。 今天，我们首先为大家介绍的是总体强度专业。 在国内，很少有总体强度这样一个概念，那总体强度是干什么的呢？其主要有三个方面：用洋文来说分别为Load, WEM and Rotor Dynamics。发动机行业内有句名言，载荷先行活看结构，这个载荷呢就是这里的Load；WEM作为一个 洋小伙，其全称为Whole Engine Model，凡是和整机模型相关的各种任务都 找他；最后一位就是本期的主角，RotorDynamics，转子动力学。 下面客官请听我娓娓道来。 1转子动力学的前生后世 为满足航空器日益增长的舒适性、经济性、高效率等要求，现代民用航空发动机被设计为带涡轮和压气机的旋转机械。为保障不同涡轮和压气机的工作性能，发动机主要采用双轴和三轴的结构布局，而转速往往达到每分钟几千（低压部件）或几万转（高压部件）。在这种严酷的工作条件下，发动机转子动力学设计就显得尤为重要了。 发动机转子动力学设计的优劣，直接影响着发动机整机振动的好坏与否。 如果将航空发动机拟化为一个人，涡轮、压气机、燃烧室等部件结构代表 着发动机的骨骼与肌肉，燃油和空气代表着食物与血液，性能等代表着物理特

车用发动机设备噪声形成原因及控制措施(新编版)

车用发动机设备噪声形成原因及控制措施(新编版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0038

车用发动机设备噪声形成原因及控制措施 (新编版) １．噪声的主要危害 噪声污染不仅对人们的自我感觉和工作能力产生消极的影响，而且能导致健康严重失调、疲劳、早期失聪、高血压、神经疾病等。 ２．车用发动机噪声的形成与对策 发动机噪声主要包括燃烧噪声、机械噪声、进排气噪声、冷却风扇及其他部件发出的噪声。燃烧噪声是在可燃混合气体燃烧时，因气缸内气体压力急剧上升冲击发动机各部件，使之振动而产生的噪声。柴油中的十六烷值不合适或喷油时间过于提前，会引起发动机工作粗暴，使噪声急剧增大。汽油机由于过热、汽油品质不良和点火提前角过大等原因造成高频爆炸声、敲缸。 发动机内部的燃烧过程和结构振动所产生的噪声，是通过发动

机外表面以及与发动机外表面刚性连接结构的振动向大气辐射的，因此称为发动机表面噪声。根据发动机表面噪声产生的机理，又可分为燃烧噪声和机械噪声。燃烧噪声主要是由于气缸内周期性变化的压力作用而产生的，与发动机的燃烧方式和燃烧速度密切相关；机械噪声是发动机工作时各运动件之间及运动件与固定件之间作用的周期性变化的力所引起的，它与激发力的大小和发动机结构动态特性等因素有关。一般来说，低转速时，燃烧噪声占主导地位，高转速时，机械噪声占主导地位。 降低燃烧噪声，需改善燃烧条件，提高燃烧质量，以达到圆滑的压力波形。采用合理布置火花塞和气门以及采用合适的燃烧室型式和冷却方式即可以达到最有效的燃烧。在燃油方面，汽油的辛烷值越高，点火质量及抗爆振性能越好；对柴油机来说，要选择合适的十六烷值的柴油，如果达不到，可加入点火加速剂，提高点火质量，这样可有效地防治因燃油燃烧引起的噪声。 机械噪声包括活塞敲击声、气门机构冲击声、正时齿轮运转声等。减小活塞敲击声，可采取减小活塞与缸壁之间的间隙和使活塞

机航空发动机强度振动上机作业题1

航空发动机强度振动上机作业题 题目一 班级：140411 姓名：苏雨 学号：14041032

一：题目要求 1-1 某级涡轮转子的转速为4700r/min,共有68片转子叶片，叶片材料GH33的密度ρ为8.2×3103/kg m ，气流参数沿叶高均布，平均半径处叶栅进、出口的气流参数，叶高各截面的重心位置（X ，Y,Z),截面面积A ，主惯性矩,I I ξη以及ξ轴与x 轴的夹角α，弯曲应力最大的A ，B ，C 三点的坐标,,,,,A A B B C C ξηξηξη列于下表，试求叶片各截面上的离 心拉伸应力、气动力弯矩、离心力弯矩、合成弯矩及A ，B ，C 三点的弯曲应力和总应力。

二：分析公式 如题目所示，已知叶片各截面参数，需要求叶片各截面上的离心拉伸应力、气动力弯矩、离心力弯矩、合成弯矩及A，B，C三点的弯曲应力和总应力。 先列出所要求量的相关公式。 1.离心拉伸应力 2.气动力弯矩 3.离心力弯矩

4.合成弯矩 5.弯曲应力 6.总应力 三：编程计算 程序使用c语言编写，源代码如下：#include #include

#include int main(void) { float X[6]={0.53,0.41,0.41,0.40,0.24,0.12}; float Y[6]={-0.41,-0.38,-0.30,-0.19,-0.11,-0.02}; float Z[6]={62.8,59.1,56.0,53.0,49.4,45.8}; float A[6]={1.80,2.32,3.12,4.10,5.48,7.05}; float Ik[6]={0,0.242,0.304,0.484,0.939,1.802}; float It[6]={0,6.694,9.332,12.52,17.57,23.74}; float kA[6]={0,-2.685,-2.847,-2.938,-2.899,-2.894}; float tA[6]={0,0.797,0.951,1.094,1.232,1.319}; float kB[6]={0,-0.084,-0.205,-0.303,-0.219,-0.302}; float tB[6]={0,-0.481,-0.521,-0.655,-0.749,-1.015}; float kC[6]={0,3.728,3.909,4.060,4.366,4.597}; float tC[6]={0,0.773,0.824,0.840,1.130,1.305}; float alfa[6]={0.55,0.49,0.44,0.39,0.30,0.22}; float LXLS[6]; int i=0,j=0; float he=0; while(i<=5) { j=i;

发动机表面结构振动与辐射噪声的关系

第3章发动机表面振动与辐射噪声关系的系统研究 所谓发动机噪声除了进、排气噪声和风扇噪声外，主要是指由发动机外表面辐射出来的噪声，而辐射噪声与发动机表面结构振动有着密切的关系。系统地研究发动机表面振动与辐射噪声之间的关系，对于发动机噪声源预测和降低辐射噪声有着极其重要的意义。 3.1内燃机的表面振动 结构的表面振动和辐射噪声之间的关系非常复杂，通常无法确定。通过对噪声和单源振动测定的比较研究可知，大约有50%没有确切的关系。声场环境的影响、声的传播方向、结构振动的频率和相位的不均匀性，以及精确的数学模型极为复杂等因素导致精确的解析分析不可能实现。随机因素的影响和影响因素的随机性使得研究人员转而采用统计分析的方法来完成对振动和噪声辐射之间关系的研究[77-81]。 发动机结构振动可用其模态振型来表示，发动机结构振动的模态振型是由发动机设计所决定的，发动机质量分布、刚度和阻尼决定了其模态频率及其各阶模态之间的频率间隔。 柴油机是一种结构复杂、变工况运行的动力机械。柴油机的表面振动特性决定了其辐射噪声特性。为此，作者对一典型的直列柴油机-CY6102BZQ型柴油机的表面振动进行了实验测试与研究。实验框图如下：

实验仪器如下： 测点布置如下：

图3－1 发动机表面法向振动速度测点布置图测试结果如下：

图3-2机体表面各层法向平均振动速度均方根值 图3-3其它附件表面平均法向振动速度均方根值 图3-4 不同工况下全部测点总的平均振动速度均方根值 由以上试验结果可知，发动机表面各部位的平均振动速度的模式比例基本保持相同，但其振幅随发动机转速升高而增大。这说明，发动机外表面各部位的振动功率大小比例分布基本保持恒定，如果知道了各部位（部件）的表面积，就可预测发动机表面各部件对幅射噪声贡献的大小。这也是表面振动速度法进行噪声源识别的基本原理。

发动机噪声与振动

汽车噪声与振动 ——理论与应用 汽车噪声的传递有固体波动和气体波动两种传播形式。通常500Hz以下的低、中频率噪声主要以固体波动形式传播，而在较高的频带则以空气传播为主。 第十章发动机的振动 第十一章发动机的噪声 在相同条件下，柴油机的排气噪声要比汽油机的排气噪声大，二冲程燃机的排气噪声要比四冲程的大。柴油机的排气声呈明显的低频性，能量主要集中在基频及其倍频的频率围；中频围主要是排气管气柱振荡的固有音；高频围主要包括燃烧声和气流高速通过气口的空气动力噪声。 发动机两种噪声：纯音和混杂音。纯音是窄频带的，用抗性消音器；混杂音是宽频带的，用阻性消声器。 抗性消声器：将能量反射回声源，从而抑制声音。 阻性消声器：声能被吸声材料吸收并转化成热能，从而消声。

发动机噪声估算： 1、柴油机声功率级 )lg( 30)lg(1057b b b W n n P n L ++≈ （dBA ） 式中：W L ——柴油机声功率级； b P ——柴油机标定功率（kW ）； b n ——柴油机标定转速（r/min ）； n ——柴油机实际转速（r/min ）。 2、柴油机机体表面辐射声功率级的近似公式 柴油机机体表面辐射的31倍频程声功率级近似计算公式如下： )lg(2010001000) 1(lg 1052)(b b b b W n n f f m P P n f L +? ?????+++≈ 式中：f ——31倍频程中心频率（Hz ）； m ——柴油机质量（kg ）。 3、汽油机声功率级估算 )lg( 50)lg(1057b b b W n n P n L ++≈ （dBA ） 以上公式只是估算，公式已显旧。 机体结构特性： 结构特性主要指振型、固有频率和传递函数。 燃烧噪声：由于气缸燃烧，将活塞对缸套的压力振动通过缸盖—活塞—连杆—曲柄—机体向外辐射的噪声称为燃烧噪声。 机械噪声：活塞对缸套的撞击、正时齿轮、配气机构、喷油系统、辅助皮带、正时皮带等运动件之间的机械撞击所产生的振动激发的噪声称为机械噪声。

透平机械强度与振动复习题道及答案

动力机械强度与振动复习题 （2013-05-30） 1 对于叶片较长、径高比<10的级，为什么要采用变截面扭叶片？ 采用变截面是为了降低叶型截面上的离心应力。 2 常见的汽轮机叶片的叶根有哪些型式？各有什么特点？ T 型叶根: 结构简单，加工方便，增大受力面积，提高承载能力，多用于短叶片，加有 凸肩的可用于中长叶片。凸肩T 型叶根 枞树型叶根: 承载截面按等强度分布，适应性好。但加工复杂，精度要求高。 叉型叶根：强度高，适应性好。同时加工简单，更换方便。 3 围带、拉金有几种形式，各有什么作用？ 围带的型式：整体围带结构型式，铆接围带结构形式 （采用围带或拉金可增加叶片刚性，） 围带：增加叶片刚性，减少级内漏气损失。降低叶片蒸汽力引起的弯应力，调整叶片频率。 拉金：增加叶片刚性，改善振动性能。 4 等截面叶片的横截面积是由哪些强度因素确定的？等截面叶片的离心拉应力与那些因素有关？ 等截面叶片的截面积是根据许用弯曲应力确定的，与拉伸应力无关。 等截面叶片的离心应力 （材料密度，截面积，叶高，转速） 5 离心力在什么情况下引起弯应力？什么是叶片的最佳安装值？ 等截面叶片，各截面形心的连线是一条直线。该直线如果与离心力辐射线重合，则离心力引起的弯曲应力等于零；如果不重合，就产生弯曲应力 2 m C FlR ρω=

变截面叶片，各截面的形心连线通常是一条空间曲线，不可能使其与离心力辐射线完全重合，因此离心力必然引起弯应力。 最佳安装值：叶片应力最大的截面中，其合成应力为最小时的安装值。 6 什么是蠕变，什么叫蠕变极限？请解释 的意义。 零件在高温和应力作用下长期工作时，虽然应力没有超过屈服极限，也会产生塑性变形，而且这种变形随时间不断增长，这种现象称为蠕变。 蠕变极限：通常把一定温度下、在一定时间间隔内引起一定数量的相对蠕变变形量的应力称为蠕变极限。 指当温度为550℃ 、蠕变速度为1X10-5%/h 对应的应力为90MPa 。 7 蠕变分哪几个阶段？什么叫持久强度极限？请解释 的意义。 蠕变分成三个阶段： 1 初始阶段（AB 段）：蠕变速度由大到小，金属变形强化。 2 恒定阶段（BC 段）：蠕变速度保持不变，材料的变形强化与再结晶软化趋势达到平衡。 3 破断阶段（CD 段）：应力值由颈缩现象而增加，蠕变速度加快，直到发生断裂 持久强度极限：在一定温度下，经过一定时间间隔后引起试件断裂的应力叫持久强度极限。 05 5502 11090MN/m σ -?=05 5502 10160MN/m σ =0 5 5502 11090MN/m σ -?=0 5 5502 10160MN/m σ =