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车
辆
与
动
力
技
术
2001 年第 2 期总第 82 期
Vehicle & Power T echnology
文章编号: 1009 4687 ( 2001) 02 0031 05
主轴承刚度对曲轴振动特性影响的研究
郝志勇,
韩松涛
( 天津大学机械工程学院, 天津
300072)
摘
要: 本文以 6102 型柴油机为例, 应用模态实验的方法, 分别对自由状态下和安装
状态下的曲轴进行了模态频率特性实验; 在实验验证的基础上, 用有限元方法计算了曲
轴在自由状态下扭转和纵向振动的固有频率, 然后计算了不同边界条件下曲轴的扭转和
纵振固有频率. 通过比较得出了主轴承刚度对曲轴扭转和纵向振动的影响情况.
关键词: 曲轴; 振动; 有限元; 模态分析
中图分类号: T K401
1
文献标识码: A
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引
言
曲轴是发动机的主要运动件之一, 其动态特性不仅在很大程度上决定着发动机的工作
可靠性, 而且对发动机的振动和噪声也有着重要的影响, 因此对曲轴进行动态特性计算是
发动机设计中重要的工作内容. 发动机现代设计方法的发展, 优化问题提出, 使得传统计
算方法的一些假设已经不能满足当前设计的需要[ 1] . 但通常计算曲轴的扭转和纵向振动时,
往往忽略或简化了主轴承结构约束的影响, 这样势必会造成一定的误差. 作者对曲轴进行
了模态实验, 并用有限元法计算了曲轴的固有频率CAMEO楷模CAE案例库, 分析了主轴承结构对发动机轴系扭转
和纵向振动的影响, 为今后发动机轴系的动态设计提供一些借鉴.

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主轴承结构对曲轴扭转和纵向振动特性的影响
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曲轴的模态实验
模态实验是测试结构固有动态特性的有效方法. 测试时, 根据曲轴的实际情况, 以及
参考其它发动机曲轴的实验结果, 估计曲轴的 1、2 阶扭转和纵向振动频率应该在 1 500Hz
之内. 为了保证实验数据的可靠性, 根据采样定理 f采> 2f研, 取采样频率为 4 000Hz, 用锤
击脉冲激励作为输入. 加速度传感器为丹麦 B& K 公司的产品, 采集和分析系统为东方振动
和噪声研究所的 INV/ DASP 信号采集和分析系统.
收稿日期: 2000 12 21
作者简介: 郝志勇( 1954 ) , 男, 陕西绥德人, 教授, 博士生导师, 从事发动机振动和噪声控制及现代设计理论
与方法的研究.
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车辆与动力技术 2001 年
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自由状态下曲轴动态特性测试
实验时首先测试曲轴自由状态下的动态频率特性, 把曲轴用橡皮绳悬挂起来, 分别测
得了曲轴上不同位置处的加速度响应信号, 然后经过傅立叶变换, 得到曲轴的传递函数.
图 1 为曲轴上某一曲拐切向的振动传递函数曲线( 图中上方曲线为幅值, 下方曲线为相位) .
由于不同方向上振动信号的耦合作
用, 图 1 中的信号还包含了其方向上的振
动信号. 表 1 为所测的固有频率值.
采集完曲轴不同位置不同方向上的测
试信号后, 对传递函数进行集总平均, 得
到整个曲轴的传递函数. 进而进行模态参
数的识别, 获得模态振型. 通过对不同点
不同方向上传递函数曲线的比较分析,