獲取發(fā)動(dòng)機(jī)輻射噪聲的方法及發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種獲取發(fā)動(dòng)機(jī)輻射噪聲的方法及發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的主要振動(dòng)與噪聲源之一。發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體內(nèi)曲軸、連桿、活塞系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)不平衡產(chǎn)生的附加力和力矩，氣缸內(nèi)氣體壓力的脈動(dòng)，活塞與氣缸壁之間的摩擦等都會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生振動(dòng),這個(gè)振動(dòng)會(huì)傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)殼體,導(dǎo)致殼體產(chǎn)生振動(dòng)，殼體產(chǎn)生振動(dòng)的同時(shí)向外福射噪聲。
[0003]發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)及其零部件的壽命，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)還會(huì)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置傳遞到車身，直接影響到整車的振動(dòng)噪聲水平，因此減小發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，對(duì)延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命、降低整車的振動(dòng)噪聲有著重要的意義。
[0004]現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和優(yōu)化的過(guò)程，一般都是對(duì)已經(jīng)設(shè)計(jì)出的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)物樣機(jī)進(jìn)行輻射噪聲的試驗(yàn)測(cè)量，對(duì)樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)量后才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，然后再結(jié)合輻射噪聲的測(cè)量結(jié)果，對(duì)實(shí)物發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，這種方式不能在發(fā)動(dòng)機(jī)早期設(shè)計(jì)階段就發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致耗費(fèi)人力物力成本比較大，且整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)周期較長(zhǎng)，影響發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)噪聲性能的開(kāi)發(fā)效果，從而影響整車振動(dòng)噪聲性能的研發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述問(wèn)題，提出了本發(fā)明以便提供一種克服上述問(wèn)題或者至少部分地解決上述問(wèn)題的一種獲取發(fā)動(dòng)機(jī)輻射噪聲的方法及發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法。
[0006]基于上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的一種獲取發(fā)動(dòng)機(jī)輻射噪聲的方法，包括:
[0007]創(chuàng)建發(fā)動(dòng)機(jī)的有限元模型；
[0008]計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸主軸承載荷；
[0009]將發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸主軸承載荷施加到發(fā)動(dòng)機(jī)的有限元模型上，計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)殼體表面振動(dòng)加速度；
[0010]抽取所述發(fā)動(dòng)機(jī)的有限元模型的表面，創(chuàng)建發(fā)動(dòng)機(jī)邊界元網(wǎng)格模型，將所述發(fā)動(dòng)機(jī)殼體表面振動(dòng)加速度施加在所述發(fā)動(dòng)機(jī)邊界元網(wǎng)格模型上；
[0011]創(chuàng)建包含所述發(fā)動(dòng)機(jī)邊界元網(wǎng)格模型的發(fā)動(dòng)機(jī)輻射噪聲分析計(jì)算模型，并根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)輻射噪聲分析計(jì)算模型計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)輻射噪聲。
[0012]本發(fā)明提供的一種發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，包括:
[0013]使用本發(fā)明實(shí)施例提供的前述的獲取發(fā)動(dòng)機(jī)的輻射噪聲方法，對(duì)待設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)的輻射噪聲進(jìn)行仿真測(cè)量；
[0014]根據(jù)獲取到的所述待設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)的輻射噪聲，對(duì)所述待設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。
[0015]本發(fā)明的有益效果包括:
[0016]本發(fā)明提供的獲取發(fā)動(dòng)機(jī)輻射噪聲的方法及發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，通過(guò)創(chuàng)建發(fā)動(dòng)機(jī)的有限元模型,計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸主軸承載荷,將發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸主軸承載荷施加到發(fā)動(dòng)機(jī)的有限元模型上，計(jì)算待設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)的殼體的表面加速度，然后再抽取發(fā)動(dòng)機(jī)有限元模型的表面，創(chuàng)建發(fā)動(dòng)機(jī)邊界元網(wǎng)格模型，將發(fā)動(dòng)機(jī)殼體表面振動(dòng)加速度施加在發(fā)動(dòng)機(jī)邊界元網(wǎng)格模型上；最后創(chuàng)建發(fā)動(dòng)機(jī)輻射噪聲分析計(jì)算模型，并根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)輻射噪聲分析計(jì)算模型計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)輻射噪聲，本發(fā)明在發(fā)動(dòng)機(jī)還處于數(shù)字化模型階段就可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的輻射噪聲進(jìn)行仿真測(cè)量，通過(guò)輻射噪聲的仿真測(cè)量結(jié)果，發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)上薄弱的位置和可能存在的問(wèn)題，可以有效指導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和振動(dòng)噪聲性能開(kāi)發(fā)，極大縮短發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)周期和節(jié)省研發(fā)成本，對(duì)于延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)及其零部件的使用壽命，降低整車振動(dòng)噪聲，改善車輛的舒適性，起到了很好的效果。
[0017]上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
【附圖說(shuō)明】
[0018]通過(guò)閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中:
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的獲取發(fā)動(dòng)機(jī)輻射噪聲的方法的流程圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸主軸承載荷步驟的流程圖；
[0021]圖3A、3B為本發(fā)明實(shí)施例提供的9點(diǎn)測(cè)量的方法的模型的示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的某個(gè)測(cè)量點(diǎn)的聲壓曲線的一個(gè)示例；
[0023]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的某個(gè)測(cè)量點(diǎn)仿真測(cè)量和實(shí)際測(cè)量得到的聲壓曲線的比較圖；
[0024]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開(kāi)的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開(kāi)的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開(kāi)，并且能夠?qū)⒈竟_(kāi)的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0026]下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種獲取發(fā)動(dòng)機(jī)輻射噪聲的方法、發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說(shuō)明。
[0027]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種獲取發(fā)動(dòng)機(jī)輻射噪聲的方法，如圖1所示，具體包括以下步驟:
[0028]S11、創(chuàng)建發(fā)動(dòng)機(jī)的有限元模型；
[0029]S12、計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸主軸承載荷；
[0030]S13、將發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸主軸承載荷施加到發(fā)動(dòng)機(jī)的有限元模型上，計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)殼體表面振動(dòng)加速度；
[0031]S14、抽取發(fā)動(dòng)機(jī)有限元模型的表面，創(chuàng)建發(fā)動(dòng)機(jī)邊界元網(wǎng)格模型，將發(fā)動(dòng)機(jī)殼體表面振動(dòng)加速度施加在發(fā)動(dòng)機(jī)邊界元網(wǎng)格模型上；
[0032]本步驟S14中，可以采用例如有限元網(wǎng)格工具h(yuǎn)ypermesh等軟件，抽取發(fā)動(dòng)機(jī)有限元模型的表面創(chuàng)建發(fā)動(dòng)機(jī)面網(wǎng)格模型，生成的發(fā)動(dòng)機(jī)面網(wǎng)格模型就是發(fā)動(dòng)機(jī)邊界元網(wǎng)格模型。
[0033]S15、創(chuàng)建包含發(fā)動(dòng)機(jī)邊界元網(wǎng)格模型的發(fā)動(dòng)機(jī)輻射噪聲分析計(jì)算模型，并根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)輻射噪聲分析計(jì)算模型計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)輻射噪聲。
[0034]下面分別對(duì)上述各步驟進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0035]上述Sll中，可以通過(guò)有限元網(wǎng)格劃分軟件(例如hypermesh)創(chuàng)建發(fā)動(dòng)機(jī)的有限元模型，具體創(chuàng)建方式可以參考現(xiàn)有技術(shù)中的各種實(shí)現(xiàn)方式。
[0036]本發(fā)明實(shí)施例對(duì)采用何種有限元網(wǎng)格劃分軟件并不限定。
[0037]上述S12中計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸主軸承載荷的步驟，在具體實(shí)施時(shí)，可以使用如圖2所示的流程實(shí)現(xiàn):
[0038]如圖2所示，該流程包括:
[0039]S21、創(chuàng)建動(dòng)力總成的有限元模型；
[0040]為了分析發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸主軸的承載荷,需要對(duì)整個(gè)動(dòng)力總成進(jìn)行動(dòng)力學(xué)的分析計(jì)算。在創(chuàng)建動(dòng)力總成的有限元模型時(shí)，需要確定動(dòng)力總成包含的部件，一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)力總成中至少包含發(fā)動(dòng)機(jī)和懸置(用于減少并控制發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的傳遞，并起到支承作用的動(dòng)力總成部件)的情況下，就可以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸主軸承載荷的計(jì)算需要了，更進(jìn)一步地，還可以在發(fā)動(dòng)機(jī)和懸置的基礎(chǔ)上，再增加變速箱作為動(dòng)力總成的有限元模型的一部分。
[0041]創(chuàng)建動(dòng)力總成的有限元模型時(shí)，可以使用將發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱和動(dòng)力總成的幾何模型(例如CAD模型、UG模型、Pro/E模型等)導(dǎo)入有限元網(wǎng)格劃分軟件(例如hypermesh)中，分別抽取發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱和懸置的幾何表面，創(chuàng)建三角形面網(wǎng)格模型，然后由三角形面網(wǎng)格模型再生成四面體網(wǎng)格模型即得到動(dòng)力總成的有限元模型。
[0042]S22、根據(jù)創(chuàng)建的動(dòng)力總成的有限元模型，創(chuàng)建動(dòng)力總成的動(dòng)力學(xué)模型；
[0043]S23、根據(jù)所述動(dòng)力學(xué)模型，計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸主軸承載荷。
[0044]較佳地，為了縮減后續(xù)步驟中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行分析計(jì)算過(guò)程的計(jì)算量，在創(chuàng)建了動(dòng)力總成的有限元模型之后，還可以對(duì)創(chuàng)建好的動(dòng)力總成的有限元模型進(jìn)行模態(tài)縮減計(jì)算。
[0045]進(jìn)行模態(tài)縮減計(jì)算時(shí)，可以使用多用途的有限元分析軟件(例如NASTRAN的模態(tài)求解器S0L103)對(duì)已創(chuàng)建完成的動(dòng)力總成的有限元模型進(jìn)行模態(tài)縮減計(jì)算，下面簡(jiǎn)單說(shuō)明使用NASTRAN進(jìn)行模態(tài)縮減的步驟:
[0046]1、創(chuàng)建有限元網(wǎng)格模型并保存為bdf格式的模型文件。
[0047]將前述動(dòng)力總成的四面體有限元模型，直接保存為bdf格式模型文件即可。
[0048]2、設(shè)定模型主自由