求助:我想知道发动机的振动频率如何计算(具体见下)

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尼桑发动机 4缸 4冲程 转速2600/m 我现在想得到振动频率的公式,,不知道行不,,
还有:我现在写一片论文,涉及叉车发动机振动对消音器的影响,,所以我想分析发动机的振动频率,然后分析消音器结构的在这个频率下的受迫振动,不知方法正确否?
谢谢!1

fjs

汽车发动机的主要振动源如下：
1、着火脉冲导致绕平行于曲轴轴线的滚动；
2、活塞连杆系统往复惯性力不平衡导致的上下振动；
3、旋转件不平衡导致的振动和力矩。
内燃机是周期性工作的旋转机械，因此激振力和振动响应的频率与转速成比例关系，这种关系称为振动谐次（Order，也称阶次）
四冲程内燃机每两转为一个工作周期，因此振动激振力基频为0.5谐次
直列4缸发动机，每转有2个缸工作，所以激振频率是发动机转速的2倍。即2600rpm/60s*2=86.7Hz。
如果直列4缸发动机没有2阶平衡机构，那么就存在发动机转速频率的2倍的往复惯性力不平衡激振力。

发动机上零件的常规设计要求：零件的1阶自振频率，对于4缸机要高于发动机高怠速的4阶频率。如果零件的自振频率不能满足设计要求，那么就需要用发动机可靠性试验考核。或者用随机振动试验台进行加速振动疲劳考核，在零件的安装位置测取发动机工作时的振动功率谱密度（PSD），放大后进行随机振动疲劳试验，在短时间内模拟长期工作的寿命。

要进行受迫振动分析，除了要知道振动频率外，还需要知道激振力和结构阻尼的大小。
而且发动机上测得的振动一般是随机振动，需要做PSD分析。

sunning

对二楼的回答有个疑问：
既然说了发动机上的振动主要是跟转速有关的振动，那为什么后来又说发动机上的振动一般是随机振动呢，明显矛盾啊。发动机上的振动应该是正弦振动+随机振动，其中正弦振动的成分大些。

luckliuxin

二楼的朋友，有些问题想和你交流。

我们做的发动机上的一个零件，设计时就是要求他的一阶固有频率高于发动机最大振动频率。
在满足这个要求后我们还要做一个振动耐久试验，试验采用正铉扫频。

有个问题，如果零件设计时满足其一阶固有频率高于发动机激振频率，这个振动试验还有没有必要做？

还有，我们用的这个正铉扫频的方法科学吗？  

在发动机上获取的PSD数据，放大的比例是多少？试验的时间应该如何选取？

受迫分析时，结构阻尼应该如何考虑？

呵呵，问的太多了，现在在做这方面的事情，有好多问题需要解决，呵呵。
我的邮箱：luckliuxin@yahoo.com.cn

欧阳中华

.
     luckliuxin 从事发动机开发中的振动研究吧，也许对内燃机原理还是应该研究一下，尤其是内燃机动力学，一般来说内燃机工作过程中激励是宽带的，所以很难界定最高频率，根据不同机型，存在的内力/内力矩和外力/外力矩的成分也各不相同，具体型号的发动机这些参数就是确定的了，那么可以根据具体参数来确定最高频率. ...

    发动机上每个零件一阶固有频率，确切地是不是应该为部件，设计时大于发动机对应定义的最高频率，但实际部件制造出来振动特性是否符合设计的要求只能通过实验来验证喽，所以这个振动实验还是非常必要的，也是最终的结论. ..

   验证一阶共振有很多方法，正弦扫描方法是简单易实现的方法... ..

   不好意思，不做具体工作PSD还不知道是什么意思. ..

   部件振动存在一定的阻尼，可以尝试用自由衰减的方法得到阻尼. ..

   .. ...

luckliuxin

谢谢欧阳中华！
对内燃机动力学只是有一点了解，不是很懂。我们是按照“(发动机额定转速x1.1)x汽缸数/60“确定的。

“部件振动存在一定的阻尼，可以尝试用自由衰减的方法得到阻尼”
这个是通过试验得到的吗？有没有相关资料？谢谢

欧阳中华

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     发动机激励频率很丰富的，不仅仅就是“(发动机额定转速x1.1)x汽缸数/60“确定的. ..

     “自由衰减的方法得到阻尼测定”可以在机械振动书上找到. . .

luckliuxin

发动机激励频率广泛，但是他的主要振动能量还是集中在一些频段上的。

设计发动机上面的零件时，总不能考虑所有的激励频率的吧，那是不可能的。

所以只考虑其主要激励频率，也就是我们所计算出来到那个最大激励频率。

fjs

一般在设计时是用有限元计算模态频率，使其满足要求。
在零件实物制作出来后，用试验验证其强度是否满足要求。

振动耐久试验除了验证零件的振动强度外，还会验证其它因素，如微振磨损等，
提高在后期昂贵的发动机可靠性试验中通过的信心，所以是有必要的。

正弦扫频试验有规定的试验标准，或一般用于零件频率不能满足要求，
在共振频率附近扫频振动，验证零件的抗共振能力。

发动机在单转速下主要振动是周期振动，但对发动机整个运行转速范围则表现为随机振动。
所以，振动疲劳试验一般使用发动机整个运行转速范围内测得的PSD谱。

加速振动疲劳试验的文章很多，PSD数据放大比例，是按零件材料的疲劳曲线确定的，
我估计就是按材料的S-N曲线的斜率。

试验时间的选取，我见过有单方向振动60小时、20小时和12小时的。

从理论上确定阻尼的大小是非常困难的，需要查找相关的确定方法和经验公式。
可以用试验数据来确定分析模型的阻尼，我曾用扭振试验振幅修正曲轴有限元扭振计算模型中的阻尼参数，效果极佳，能在整个转速范围内与试验对应上。

arsenal_521

fjs 发表于 2008-6-26 16:58
汽车发动机的主要振动源如下：
1、着火脉冲导致绕平行于曲轴轴线的滚动；
2、活塞连杆系统往复惯性力不平 ...

内燃机是周期性工作的旋转机械，因此激振力和振动响应的频率与转速成比例关系，这种关系称为振动谐次（Order，也称阶次）

你好，我对于谐次概念不是很理解。为什么激振力的频率和转速成比例关系呢？例如1800r/m，基频是30Hz，那激振力的频率不就是30Hz吗？怎么又出来什么2阶，2.5阶，3阶之类的？不是固定转速的吗。

希望得到解答，谢谢。

fjs

arsenal_521 发表于 2014-9-29 15:16
内燃机是周期性工作的旋转机械，因此激振力和振动响应的频率与转速成比例关系，这种关系称为振动谐次（Or ...

这只是振动分析的方法：只有简谐振动，才只有一个激振力频率；其它周期性振动，经傅里叶分析可以分解成若干简谐振动分量，且都是基频的倍数。
阶次是旋转机械的分析方法。

jinhuaqiang

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