油底壳在内燃机的表面辐射噪声中占有很大比例,对油底壳进行结构优化降低表面辐射噪声,对内燃机的辐射噪声控制具有重要意义。本文以某型号柴油机油底壳为研究对象,进行了振动特性分析和声辐射分析;基于声功率、模态参与因子、板块贡献量等重要参数,针对性选择优化模态和优化区域;以提高多阶优势模态频率为目标,对油底壳进行了多目标形貌优化设计;优化后振动特性和辐射噪声均明显改善。总结实现了一套完整有效的分析优化方案,对油底壳以及其它薄壁类零件的结构优化具有一定的参考意义。主要完成以下工作:(1)建立油底壳实体模型;由收敛性分析,确定合适的网格单元尺寸,建立油底壳有限元模型;进行模态分析和频率响应分析,得到模态振型、模态参与因子、振动响应等结果,为声辐射分析和结构优化奠定基础。(2)建立油底壳边界元模型;通过插值映射,将FEM模型上的振动响应移植到BEM模型上,作为声学求解的边界条件;采用间接边界元法,对油底壳进行声辐射分析和板块贡献量分析,为结构优化时的优化模态和优化区域的选择提供依据。(3)基于声功率和模态参与因子,选择对辐射噪声贡献大的优势模态,作为优化模态;基于板块贡献量和表面振动速度,选择对辐射噪声贡献大的区域,作为优化区域。对原模型的优化区域去筋,得到设计模型;选择与原模型优化模态振型相似的模态,作为优化子目标;采用线性加权和层次分析法,将多个子目标统一为综合目标,以提高多阶优势模态频率为目标,对油底壳设计模型进行形貌优化。(4)综合考虑优化结果和加工工艺,建立新的油底壳模型;对新模型进行模态分析、频率响应分析和声辐射分析;与原模型相比:新模型在分析频率的原范围内,总模态阶数减少;前十阶固有频率提高;表面振动减小,趋向平缓;表面辐射声功率最大值和总值均减小,优化设计达到了预期的目标。