1．目的及意义

一、选题的依据、目的和意义：

自21世纪起我国的经济水平得到大幅度的发展，人民的生活水平日益得到了提高，汽车这一代步工具开始广泛走入大众家庭，成为了人民生活必不可少的交通工具了。但在世界各国对汽车的制造技术越来越成熟的同时，环境保护也成为了各国关注的焦点问题。噪声污染也已经成为对环境威胁最大的污染之一，上世纪60年代起，国外发达国家就已经出台了相关的法律措施来控制车辆噪声，形成了欧洲经济委员会体系(EconomicCommission for Europe，ECE)和国际标准化组织(international Organization for Standardization，ISO)两种体系。世界各汽车大国也在早在20世纪60年代开始着力关注，并随着汽车技术的进步的不断完善，还提出了更加严格的要求^[5]。我国的城市噪声污染问题也面临着巨大的难题，交通噪声；建筑噪声等各种噪声问题也日益严重，为了减少噪声污染这一严重问题，各种减振降噪的优化设计措施也迫在眉睫。

有数据表明城市噪声的70%来源于交通噪声，而汽车噪声正是交通噪声的主要组成部分。它不仅影响着人们的生活、工作和健康的舒适程度,而且还严重地污染着城市环境^[5]。内燃机噪声是由多种噪声复合而成的，按声音的辐射方式划分，内燃机噪声通常分为两类：结构噪声和空气动力噪声，而油底壳产生的噪声主要为结构噪声即表面辐射噪声。油底壳是柴油机的关键部件之一，其主要的功能是封闭曲轴箱作为油槽的外壳，防止杂质进入，并收集和储存由柴油机各摩擦表面流回的润滑油，散去部分热量，防止润滑油氧化。但因为其材料为薄壁件，其振动油底壳噪声占内燃机总表面辐射噪声中的23.6%，有时油底壳的表面辐射噪声可占发动机总噪声的15%到22%左右，可能更高。油底壳侧面的振幅的平均值为缸盖的17.1倍，在其他频率下也表明油底壳是内燃机振动最大的零件，是最大的表面噪声辐射源^[14]。油底壳因振动而发出的噪声作为汽车内燃机噪声重要来源之一，同时柴油机通常伴随着噪声大，振动强，舒适性差等缺点。随着柴油机轻量化的要求，油底壳一般采用薄钢板冲压而成。但作为薄壁件，其振动噪声问题日益严重，因此对柴油机油底壳振动噪声优化对于发动机整体降噪有着极大的意义^[4，5]。

二 、国内外研究现状及发展趋势：

在环境越来越恶劣的时代下，各国在发展科学技术的同时，也把环境保护放在首位，先后制定了一系列的全球性规范和法规。在对内燃机噪声污染这一块，我国虽然对内燃机噪声研究起步较晚，技术较国外发达国家落后，但在噪声研究方面也取得了巨大的进步，成立了许多致力于汽车及内燃机噪声的科研机构及企业，如由上汽与同济大学共同创建的上汽一一同济噪声与振动工程中心专注于与汽车噪声相关的各类问题，是我国较早关注汽车噪声问题的研究机构之一；上海交通大学振动冲击噪声国家重点实验室主要侧重振动噪声理论、应用及控制等方面的研究工作，其在汽车与内燃机减振降噪方面做了相当大的贡献，为我国内燃机燃烧学、内燃机排放控制、内燃机噪声等方面做出了不可磨灭的贡献^[4]；

油底壳作为发动机表面辐射振动噪声的重要噪声源，对它的振动噪声进行研究是降低发动机噪声的关键技术之一，以达到整体控制噪声的需要。国外在结构动态设计领域十分活跃，尤其是美国，西欧等一些工业发达的国家，十分重视结构动态设计问题的研究，并将此列为结构设计领域的重要发展方向之一。国外的Cristiana Delprete, FabioPregno等人通过对油底壳进行建模及分析处理得到了一种优化油底壳的方法^[21]，Dheeraj Lohani等人通过透射级实验发现油底壳是发动机噪声的主要贡献者，研究噪声特性和利用边界元技术来优化这些缺点^[19]。Yoichi Uraki, Masahiko Kondo为了减少辐射噪声，研制了油底壳减振技术，利用油的粘度，在油底壳和肋板之间形成一层薄油膜，从而减少油底壳的辐射振动噪声^[20]。目前，在国内对发动机振动和辐射噪声的研究主要有一测试为主的实验研究和计算机模拟为主的CAD/CAE分析两个方面，例如江苏四大动力机械公司的邓红喜，陈浩等人通过对柴油机油底壳进行建模，并进行有限元分析研究柴油机油底壳噪声的优化措施^[8]。浙江大学王奇文等对油底壳进行有限元建模，计算其自由模态等进行油底壳低噪声结构设计^[16]，重庆嘉斯特质量检测有限公司的许响林也对发动机也对发动机油底壳进行了噪声控制研究^[15]。
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2. 研究的基本内容与方案

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本课题主要通过Pro/E、Hypermesh、LMS Virtual Lab等软件对某型号柴油机油底壳进行噪声虚拟仿真及优化。

首先利用有限元软件为工具，建立其有限元模型，并利用LMS Virtual Lab软件对其进行有限元模态分析，分析油底壳的动态特性，进而采取针对性的优化改进措施，从而达到降低油底壳辐射噪声的目的，同时为壳类薄壁零件的降噪改进提供指导。本课题主要研究内容如下：

（1）采用三维建模软件 PRO/E，按柴油机油底壳实际结构建立物理模型，在建立有限元模型前对油底壳实体模型进行一定简化。