專利名稱：一種基于統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)激勵(lì)特性分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)特性計(jì)算方法，尤其是涉及一種基于統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)激勵(lì)特性分析方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代轎車研發(fā)中，為滿足不同消費(fèi)者的需要，同一車型經(jīng)常需要配置多款不同發(fā)動(dòng)機(jī)，而從企業(yè)角度，為節(jié) 省成本，會(huì)采用大量的通用部件。在開(kāi)發(fā)前期，經(jīng)常需要在數(shù)字樣機(jī)階段預(yù)測(cè)裝配不同發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車性能，例如，發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)隔振性能分析，以確定可以沿用的部件和需要重新開(kāi)發(fā)的部件。但是，不同缸數(shù)不同布置類型的發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)激勵(lì)特性(例如:振動(dòng)階次、方向和幅值)差別較大，在虛擬樣機(jī)分析階段時(shí)需要采用不同的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)激勵(lì)模型。如

圖1所示，以直列三缸發(fā)動(dòng)機(jī)(圖(la))、水平四缸四曲柄發(fā)動(dòng)機(jī)(圖(lb))、V90°六缸三曲柄發(fā)動(dòng)機(jī)(圖(Ic))為例，三者布置形式有所不同:I)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)，三者分別為3、4、6缸；2)相鄰氣缸中心線的夾角，直列發(fā)動(dòng)機(jī)為0°，水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)為180°，V型發(fā)動(dòng)機(jī)為90° ;3)不同的曲柄布置形式，圖中的直列發(fā)動(dòng)機(jī)相鄰兩曲柄夾角為120°，水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)相鄰兩曲柄夾角為180°和0° ^型發(fā)動(dòng)機(jī)中相鄰兩曲柄夾角為120°，但與前兩者不同的是一個(gè)曲柄上套有兩個(gè)連桿。從傳統(tǒng)的建模分析方法來(lái)看，三者的振動(dòng)激勵(lì)特性分析由于布置形式特征的不同要應(yīng)用三種不同的模型，如果要繼續(xù)對(duì)其他類型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行振動(dòng)激勵(lì)特性分析，則要建立更多的模型，對(duì)于性能預(yù)測(cè)和方案比較的計(jì)算分析比較繁瑣，工作量大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種提高汽車開(kāi)發(fā)前期的效率、加快研發(fā)速度、節(jié)省成本的基于統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)激勵(lì)特性分析方法。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種基于統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)激勵(lì)特性分析方法，包括以下步驟:I)獲取發(fā)動(dòng)機(jī)特征參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)；2)根據(jù)參數(shù)判斷該發(fā)動(dòng)機(jī)的類型；3)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)類型建立與該類型相對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型；4)根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型計(jì)算該發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)激勵(lì)參數(shù)，包括各方向的質(zhì)量力和質(zhì)量扭矩，根據(jù)振動(dòng)激勵(lì)參數(shù)獲得該發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)激勵(lì)特性。所述的發(fā)動(dòng)機(jī)特征參數(shù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)η、相鄰氣缸中心線夾角Y和氣缸的曲柄夾角。所述的發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)包括慣性質(zhì)量ms、曲柄半徑r、曲柄旋轉(zhuǎn)角速度ω和連桿長(zhǎng)度1，其中慣性質(zhì)量叫包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷以及1/4 1/3連桿的質(zhì)量。所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的類型包括直列發(fā)動(dòng)機(jī)、V型發(fā)動(dòng)機(jī)和水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的類型為直列發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型為:①Z軸方向質(zhì)量力模型如下:
權(quán)利要求
1.一種基于統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)激勵(lì)特性分析方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)獲取發(fā)動(dòng)機(jī)特征參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)； 2)根據(jù)參數(shù)判斷該發(fā)動(dòng)機(jī)的類型； 3)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)類型建立與該類型相對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型； 4)根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型計(jì)算該發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)激勵(lì)參數(shù)，根據(jù)振動(dòng)激勵(lì)參數(shù)獲得該發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)激勵(lì)特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)激勵(lì)特性分析方法，其特征在于，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)特征參數(shù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)η、相鄰氣缸中心線夾角Y和氣缸的曲柄夾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)激勵(lì)特性分析方法，其特征在于，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)包括慣性質(zhì)量ms、曲柄半徑r、曲柄旋轉(zhuǎn)角速度ω和連桿長(zhǎng)度1，其中慣性質(zhì)量ms包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷以及1/4 1/3連桿的質(zhì)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)激勵(lì)特性分析方法，其特征在于，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的類型包括直列發(fā)動(dòng)機(jī)、V型發(fā)動(dòng)機(jī)和水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)激勵(lì)特性分析方法,其特征在于，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的類型為直列發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型為: ①ζ軸方向質(zhì)量力模型如下:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)激勵(lì)特性分析方法,其特征在于，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的類型為水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)或V型發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型為: ①ζ軸方向質(zhì)量力模型如下:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)激勵(lì)特性分析方法,其特征在于，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的類型為直列發(fā)動(dòng)機(jī)、V型發(fā)動(dòng)機(jī)或水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)繞χ軸方向的氣體扭矩模型為:
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)激勵(lì)特性分析方法，包括以下步驟1)獲取發(fā)動(dòng)機(jī)特征參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)；2)根據(jù)參數(shù)判斷該發(fā)動(dòng)機(jī)的類型；3)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)類型建立與該類型相對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型；4)根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型計(jì)算該發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)激勵(lì)參數(shù)，根據(jù)振動(dòng)激勵(lì)參數(shù)獲得該發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)激勵(lì)特性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有提高汽車開(kāi)發(fā)前期的效率、加快研發(fā)速度、節(jié)省成本等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06F19/00GK103150468SQ20131004667
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者郭榮, 劉仕偉, 房懷慶, 章桐 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)