配气机构是内燃机重要的组成部分，并且也是重要的振动和噪声激励源。本书系统地介绍了预测由配气机构产生结构振动和噪声的步骤和方法，包括配气机构动力学规律的预测、凸轮与挺柱接触动力学规律的预测、结构振动特性的预测以及噪声特性的预测等。对各预测内容中涉及的分析方法均给出了详细的说明，如凸轮与挺柱接触模型的建立、配气机构动力学方程的离散、边界条件的处理、结构单元的划分等。本书通过算例对各预测内容中涉及的规律或
机理进行了深入分析，如凸轮型线的影响、气阀组的动力学规律、零件的弹性变形、凸轮轴的弯曲振动和扭转振动、结构振动和噪声的频谱分布等。本书读者对象为轮机工程、动力机械及工程和机械工程专业中涉及的内燃机配气机构动力学计算、配气凸轮型线设计和优化、内燃机振动和噪声控制、内燃机低噪声设计等方向的硕士、博士研究生以及科研工作者。
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前言0
第1章 绪论11.1 配气机构动力学与振动噪声预测的内容11.动力学预测1
2.振动预测1
3.噪声预测2
1.2 配气机构动力学与振动噪声预测的重要意义2
1.3 配气机构动力学与振动噪声预测研究的回顾31.3.1 配气机构的动力学规律研究3
1.3.2 配气机构振动噪声研究6
第2章 配气机构的功能与结构形式92.1 配气机构的功能9
2.2 传统配气机构92.2.1 凸轮轴的布置形式10
2.2.2 挺柱的结构形式12
2.3 可变配气机构14
2.4 多缸内燃机配气机构15
2.5 本章小节16
第3章 凸轮与凸轮型线173.1 凸轮缓冲段173.1.1 余弦型缓冲段18
3.1.2 等加速型缓冲段18
3.1.3 等加速-等速型缓冲段19
3.2 凸轮工作段203.2.1 组合式函数凸轮21
3.2.2 整体式函数凸轮22
3.2.3 动力修正式函数凸轮24
3.3 本章小节27
第4章 凸轮与挺柱的接触动力学284.1 凸轮与挺柱之间的运动学规律28
4.2 凸轮与挺柱之间的油膜厚度30
4.3 凸轮与挺柱之间的摩擦力31
4.4 算例分析344.4.1 凸轮与挺柱之间的润滑规律35
4.4.2 凸轮和挺柱之间的作用力矩36
4.5 本章小节38
第5章 一组配气单元的离散体动力学模型395.1 离散体动力学模型的建立方法395.1.1 零件简化-质量均分法39
5.1.2 零件简化-模态匹配法42
5.1.3 刚度系数的确定46
5.1.4 阻尼系数的确定47
5.1.5 动力学方程的建立48
5.1.6 动力学方程的求解50
5.2 动力学模型的适用性和简化515.2.1 动力学模型与结构形式51
5.2.2 零件动力学参数的等效54
5.2.3 单自由度动力学模型58
5.2.4 二自由度动力学模型61
5.2.5 四自由度动力学模型61
5.3 算例和分析625.3.1 气阀的动力学响应62
5.3.2 气阀弹簧的振动规律66
5.3.3 推杆和摇臂的振动规律67
5.4 本章小节67
第6章 一组配气单元的连续体动力学模型686.1 子系统法68
6.2 连续体动力学模型的建立方法726.2.1 挺柱的动力学模型73
6.2.2 推杆的动力学模型74
6.2.3 摇臂的动力学模型75
6.2.4 气阀组的动力学模型78
6.2.5 气阀弹簧的动力学模型80
6.3 连续体动力学模型的求解方法846.3.1 挺柱和推杆动力学方程的求解84
6.3.2 摇臂动力学方程的求解85
6.3.3 气阀组动力学方程的求解87
6.3.4 气阀弹簧动力学方程的求解88
6.4 算例和分析886.4.1 气阀组动力学规律89
6.4.2 高转速下配气单元接触规律91
6.4.3 零件的弹性变形规律93
6.4.4 配气单元主要激励源特性94
6.5 本章小节100
第7章 凸轮轴的动力学模型1017.1 凸轮轴的弯曲振动模型101
7.2 凸轮轴的扭转振动模型107
7.3 算例分析1087.3.1 凸轮轴的弯曲振动和扭转振动109
7.3.2 凸轮轴振动的影响115
7.4 本章小节118
第8章 配气机构振动的预测1198.1 基于有限元法的结构振动预测119
8.2 有限元模型的建立1218.2.1 网格尺寸的确定121
8.2.2 组合结构的建模方法123
8.3 模型检查1248.3.1 模态试验方案的建立124
8.3.2 主要模态参数的对比125
8.4 载荷的施加1268.4.1 摇臂轴载荷的加载126
8.4.2 凸轮轴载荷的加载轮轴127
8.4.3 气阀弹簧力的加载128
8.4.4 气阀与气阀座接触力的加载128
8.5 算例分析1298.5.1 各激励力单独作用的结果129
8.5.2 各激励力对结构表面振动的贡献量134
8.6 本章小结136
第9章 配气机构噪声的预测1379.1 基于时域边界元法的结构声辐射预测1379.1.1 波动方程137
9.1.2 数值求解138
9.2 算例分析1399.2.1 各激励力单独作用的结果140
9.2.2 各激励力对结构表面辐射噪声的贡献量143
9.3 本章小结145
第10章 配气机构动力学与振动噪声预测结果的验证14610.1 配气机构的动力学试验14610.1.1 动力学试验方案146
10.1.2 动力学实测结果148
10.2 配气机构的振动噪声试验15210.2.1 振动和噪声测试系统152
10.2.2 表面振动的预测结果与实测结果154
10.2.3 表面辐射噪声的预测结果与实测结果156
10.2.4 表面辐射噪声实测结果的背景噪声修正158
10.2.5 表面辐射噪声实测结果的环境修正159
10.3 本章小结160
参考文献162
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