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控制摩托车发动机噪声是降低摩托车噪声最根本有效的方法之一。对发动机噪声的研究已受到越来越多的摩托车生产企业的重视。通过结构改进进行低噪声发动机设计,不仅可以在根源上控制发动机噪声,而且可以改善发动机的性能,还不会使发动机结构变得复杂。 本文以某摩托车发动机为研究对象,通过试验测量和仿真分析相结合的方法,重点研究活塞敲击噪声的产生机理和影响因素。 笔者采用声压法测量,分离出燃烧噪声和活塞敲击噪声。明确了低转速时,燃烧噪声占主导地位;高转速时,活塞敲击噪声占主导地位。又通过发动机机体表面振动加速度,确定活塞敲击噪声产生的根源在于活塞与缸套的碰撞冲击。 笔者又建立曲柄连杆机构二自由度多刚体仿真模型,提出将活塞裙部分段并分别定义接触刚度的分析方法,重点研究活塞与缸套的碰撞冲击力。并分别讨论了发动机转速,活塞销偏置量、活塞与气缸的间隙量、活塞质量以及活塞表面接触刚度对活塞碰撞冲击力的影响。 通过仿真分析发现,在发动机一个完整工作周期内,活塞与缸套发生多次敲击,活塞与缸套的敲击主要发生在上止点和下止点附近,以上止点附近活塞对气缸主推力侧敲击最为剧烈,活塞对气缸主推力侧的碰撞冲击力明显高于次推力侧。进一步分析了发动机额定转速下,活塞的运动姿态和敲击过程,揭示出活塞敲击噪声的产生过程。 在活塞冲击力影响因素分析的基础上,提出了降低其活塞碰撞冲击力的改进方案。改进后,活塞碰撞冲击力有一定幅度的下降。说明改进活塞的结构,对于降低活塞碰撞冲击力和活塞敲击噪声具有一定的效果。