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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:李易縉
研究生(外文):Yi-JinLi
論文名稱:正時油泵系統之模擬與實驗分析流程之研究
論文名稱(外文):Research on simulation and experimental analysis procedure for oil pump timing chain
指導教授:涂季平
指導教授(外文):Gee-Pinn Too
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:系統及船舶機電工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:鏈傳動系統靈敏度分析敲擊測試諧和外力分析聲場分析
外文關鍵詞:timing chain systemsensitivity analysisHemmer testingharmonic analysisAcoustical holography
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本研究主要是建立一套模擬的流程與方法,預估鏈輪在傳動時的導板振動加速度以及鏈輪軸受力傳遞產生的結構振動及噪音並以實驗驗證流程的可靠性。分析流程可分為三部份,動力學分析、結構振動學分析以及聲場分析,每個部分各提出一種驗證方式;動力學分析中須先了解鏈傳動系統設定的參數的影響性,透過靈敏度分析尋找重點參數,根據實驗量測的導板加速度驗證軟體LMS Motion 以及Powertrain Dynamic Simulation 建立的鏈傳動系統。結構振動分析以敲擊測試量測的自然頻率驗證模型,將動力學分析得到的嚙合頻率軸受力輸入有限元素軟體ANSYS以結構諧和外力分析模式計算,將計算得到的背板加速度與實驗背板加速度比對;聲場分析部分,利用ANSYS分析產生的變形量輸入LMS Acoustic 聲學軟體計算因變形量產生之聲學響應值,與利用點聲源法產生的聲音全像實驗進行聲場比對;根據比對結果,發現結構振動的聲場並非本文研究系統的主要噪音來源,透過平面近似聲源法改進。本研究的結果可以提供未來鏈傳動系統設計者參數的給定;根據實驗方式可提供未來模擬的驗證。
This thesis proposed a simulation procedure to predict vibration and noise of a timing chain transmission system. The simulation result was verified by experiment. The procedure includes three parts: Dynamics analysis, structure vibration analysis, and acoustic field analysis. Each one has its own process to verify simulation results. As for analysis of dynamics, the influence of parameter setting of timing chain system is necessary to be understood first. The sensitivity analysis is applied to find important parameters about timing chain, and these parameters are introduced to construct virtual timing chain system by LMS Motion and Powertrain Dynamic Simulation. Simulation results of acceleration are verified and compared with the data measured at guide position. In vibration analysis, hammer testing is used to find natural frequency, then, it is compared with the result from FEM analysis. The acceleration on back plate is calculated using harmonic analysis in ANSYS and compared with experiment. After receiving data from dynamic analysis, the data that includes bearing force is used in harmonic analysis of ANSYS; finally in acoustical field analysis, deformation data is obtained from ANSYS and is input to LMS Acoustic software to get acoustical field. The answer is compared with experiment result measured by acoustical holography. According to the comparison result, it is found the sound field from the structure vibration is not the main source of noise. By assuming that the impact meshing noise at chain and sprocket is the major noise, Similar Source Method (SSM) is used to simulate the sound field. Finally, this thesis provides a procedure to estimate the vibration and acoustical information for the design of oil pump chain-driven timing system.
摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
表目錄 IX
圖目錄 XI
符號表 XV
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 3
1.3 論文架構 6
第二章 實驗機台系統及相關原理介紹 8
2.1 正時系統及油泵系統 8
2.2 實驗機台介紹 9
2.3 鏈條與鏈輪簡介 11
2.4 導板及張緊器 14
第三章 研究流程與基礎理論 17
3.1 研究流程 17
3.2 碰撞理論 19
3.2.1 恢復係數 20
3.2.2 接觸的楊氏係數 22
3.3 多邊形效應 23
3.4 扭簧勁度(扭簧彈簧率)及阻尼 25
3.5 平面近似聲源法 29
第四章 動力學分析 32
4.1 靈敏度分析 33
4.1.1 參數量測 34
4.1.1.1 硬體設備 34
4.1.1.2 扭簧勁度量測 34
4.1.1.3 被動輪反扭矩量測 35
4.1.2 參數模擬分析 37
4.1.2.1 鏈條阻尼(Chain damping) 37
4.1.2.2 鏈條旋轉阻尼(Chain rotation damping) 38
4.1.2.3 鏈條鏈輪恢復係數(Chain-Sprocket restitution coef) 39
4.1.2.4 鏈條鏈輪摩擦係數(Chain-Sprocket friction coef.)
40
4.1.2.5 鏈條鏈輪穿透量(Chain-Sprocket max penetration) 41
4.1.2.6 鏈條導板恢復係數 (Chain-Guide restitution coef) 42
4.1.2.7 鏈條導板摩擦係數(Chain-Guide friction coef.) 43
4.1.2.8 鏈條導板穿透量(Chain-Guide max penetration) 44
4.1.2.9 扭簧阻尼(Spring damping) 45
4.1.2.10 被動輪反扭矩(Idler torque) 46
4.1.3 靈敏度分析結果 47
4.2 鏈傳動系統模擬與分析 48
4.2.1 實驗量測 48
4.2.1.1 硬體量測設備 48
4.2.1.2 加速規安裝位置及目的 48
4.2.1.3 量測步驟及處理 50
4.2.1.4 實驗結果 51
4.2.2 鏈傳動模擬流程 52
4.3 鏈傳動系統結果比對 54
第五章 結構振動學分析 56
5.1 模態分析及驗證 57
5.1.1 敲擊測試 57
5.1.1.1 硬體設備及作用 57
5.1.1.2 實驗安裝及判斷 58
5.1.1.3 實驗流程及處理 61
5.1.1.4 敲擊測試結果 62
5.1.2 模態分析 64
5.1.3 敲擊測試與模態分析之自然頻率比對 66
5.2 諧和外力分析與時間比對 67
5.2.1 背板加速度量測 67
5.2.1.1 硬體量測設備 67
5.2.1.2 加速規安裝位置及目的 67
5.2.1.3 量測步驟及處理 69
5.2.1.4 背板實驗結果 70
5.2.2 Harmonic 分析流程及結果 71
5.2.3 結構振動比對結果 73
第六章 聲場分析 74
6.1 聲音全像實驗 75
6.1.1 硬體設備 75
6.1.2 量測架構 75
6.1.3 量測步驟及後續處理 78
6.1.4 全像量測結果 80
6.2 LMS Acoustic 聲場模擬 81
6.2.1 結構振動聲場模擬 81
6.2.2 聲場結果比對及討論 83
6.3 聲場模擬改進 85
6.3.1 敲擊聲源建立 85
6.3.2 嚙合敲擊聲源改進結果與討論 87
第七章 結論與未來展望 88
7.1 結果討論 88
7.2 未來展望 90
參考文獻 91
附錄【A】 i
附錄【B】 ii
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