提升轴系扭振分析置信度的建模方法

彭宇明，马健，刘磊，罗振，甘金科

(1.先进驱动节能技术教育部工程研究中心，四川 成都 610031；2.西南交通大学机械学院，四川 成都 610031；3.东风商用车技术中心，湖北 武汉 430056；4.柳州龙杰汽车配件有限责任公司，广西 柳州 545006；5.长安汽车股份有限公司，重庆 400000)

随着国内汽车行业的快速发展，汽车作为代步工具早已普及，相应地，在满足低功耗、低排放的同时，汽车发动机的噪声、振动和平顺性(NVH)也更加受到关注。曲轴作为发动机重要的动力部件，其扭振特性影响发动机的诸多性能。内燃机运转时，曲轴系统受到大小和方向都作周期性变化的力，从而产生强迫振动，这样会给发动机工作可靠性、稳定性和性能带来很大影响，甚至会导致曲轴断裂，引发重大事故[1-2]。

内燃机轴系扭振分析是一个比较复杂的技术问题，影响因素也比较多，国内外许多学者对曲轴系的扭振特性进行了研究[3-5]。台架试验本身易受众多因素的影响，扭振测试的测点往往设置在飞轮端或是自由端等个别位置，难以反映轴系扭振的全貌，且台架试验耗时费力，扭振特性的改进要成品才能体现，不利于配件的改进和提升[6]。CAE技术的快速发展，使得方便快捷地建立曲轴扭振的仿真模型成为可能。目前工程上普遍采用一维仿真模型计算曲轴扭振特性，简单方便快捷，且一个较高置信度的一维扭振模型能很好地反映曲轴实际的扭振特性，具有较高的精度。与一维相比，三维仿真模型虽然能更好地与实际情况吻合，但是由于其需要定义整个发动机结构，以及各个部件之间的非线性连接，对于供应商来说这是难以实现的，最重要的是具有较高置信度的一维仿真模型便可获得可靠的扭振仿真结果，采用三维仿真得不偿失。……