张林仙, 张生保[1]2006年在《基于多体系统仿真的内燃机曲柄连杆机构动力学分析》文中指出为解决如何真实模拟内燃机振动噪声激励载荷的关键技术问题,本文基于多体系统动力学方法,实现了对某型号柴油机曲柄连杆机构的动力学仿真分析,得到了相关载荷参数,为后续内燃机整机噪声分析和预测,提供更为准确的边界条件。
陈然[2]2015年在《内燃机曲柄连杆机构的力学行为分析》文中提出内燃机曲柄连杆机构是内燃机中最重要的部件之一，它承受复杂、交变的冲击载荷，是内燃机设计的重点和难点。传统设计、分析方法的简化难以满足实际的需要，而多体动力学和有限元法的发展使得较精确地分析曲柄连杆机构的力学行为问题成为可能。本文首先简要介绍了曲柄连杆机构的工作原理和基本分析理论，以此为基础，选用MATLAB软件对曲柄连杆机构进行了运动学、动力学分析，得到了曲柄连杆机构各构件在任意时刻、任意位置的运动规律(位移，速度，加速度等)和构件间的作用力，通过仿真分析对曲柄连杆机构的生产实践提出了建议，也为它的优化设计奠定了基础。基于多体动力学和有限元方法，以曲柄连杆机构为研究对象，综合考虑机构内部复杂的接触关系、轴承间隙以及非线性因素，分别在额定工况和静止工况下，利用PRO/E建立了机构的简化模型，导入有限元分析软件ANSYS对机构进行抗冲击性能评估。最后基于振动问题的模态分析理论，利用ANSYS对内燃机曲轴的简化模型进行了模态分析。得到了自由模态和约束模态，并进行了比较，然后查看约束模态相应的振型，据此对曲轴的结构优化提出了一些合理的改进建议。研究结果表明，利用计算机仿真技术，结合叁维建模软件，可以完成内燃机曲柄连杆机构的动力学响应分析工作，获得了很好的仿真结果，同时对于内燃机曲柄连杆机构的改进设计，提高内燃机设计水平及提高内燃机整机性能有着重要意义，是既经济又有效的科学化手段。
赵丽英[3]2004年在《内燃机曲柄连杆机构动力学研究》文中指出本文以195柴油机为例,对单缸内燃机的曲柄连杆机构进行了动力学分析的计算机模拟研究,目的是为了更好的研究内燃机曲柄连杆机构在工作过程中的运动规律、机构运动过程中的惯性力作用对内燃机机体产生的干扰力以及惯性力的平衡问题。应用CAD软件建立曲柄连杆机构各组成零件的几何模型,并利用该软件的装配功能将零件装配成活塞组件、连杆组件和曲轴组件,然后与多刚体动力学分析软件接口,建立曲柄连杆机构的多刚体动力学模型,进行动力学分析模拟。本文主要研究了不考虑缸内气体压力、摩擦阻力、作用在内燃机曲轴上的负载阻力的影响的情况下,曲柄连杆机构的惯性力(往复惯性力、离心惯性力)对机体产生的横向干扰力、纵向干扰力和翻倒力矩,以及惯性力的平衡问题。研究结果表明:通常采用的静力学等效原则的惯性力简化计算方法的理论计算结果存在一定的计算误差;改变曲轴的质量特性参数(质心的位置、质量的大小),对机体的干扰力有不同程度的影响,其中质心的位置对惯性力平衡有较大的影响。本文的研究为今后机构的造型、优化设计提供参考依据。
姚金宇[4]2011年在《基于LS-DYNA软件的曲柄连杆机构动力学仿真》文中指出曲柄连杆机构是内燃机最为重要的运动机构。以往对曲柄连杆机构动力学分析主要利用质点力系法和多刚体动力学方法。但是质点力系法分析过于简单，多刚体动力学方法将机构考虑成刚体，也不能完全反映机构的受力情况。本文基于多柔体动力学方法、采用ANSYS/LS-DYNA软件对TBD620单缸柴油机曲柄连杆机构运动学和动力学进行分析，得到影响曲柄连杆机构各部件运动的因素与曲柄连杆机构各部件受力分布情况。本文主要研究内容如下：1．首先，采用质点力系方法对TBD620柴油机进行运动学与动力学计算，得到其运动学和动力学的理论解。然后在LS-DYNA中建立TBD620单缸柴油机实体模型（包括曲轴，活塞，气缸，连杆，衬套，轴瓦），探索其相关参数的设定。2．研究了转速、活塞型线、活塞与气缸间隙等因素对活塞二阶运动的影响，并在此基础上，研究了转速、活塞与气缸间隙对连杆运动的影响。3．在额定转速下，研究活塞、连杆各部件的受力规律以及应力分布情况，分析结果表明活塞的受力主要集中在活塞顶部和活塞销处；连杆的拉伸应力主要集中在连杆的杆身位置，分析结果为内燃机设计提供依据，同时也为柴油机仿真分析提供了一种新的方法。
王晓[5]2008年在《发动机曲柄连杆机构多体系统动力学仿真研究》文中研究说明在研发阶段,振声性能是发动机研发流程中的一项关键性指标。准确的预测发动机的振声特性是从根本上提高发动机的振声品质、缩短研制周期、提高市场竞争力的重要途径,而准确的激励载荷分析,是进行内燃机振声特性预测和低噪声设计的基础。在此背景下,本文针对某内燃机的激励载荷分析开展了系列研究工作。传统的质点力系分析方法和多刚体系统动力学分析方法,由于无法考虑部件弹性和动压润滑的影响,无法满足当代对激励载荷精确分析的需求。本文在研究计及部件弹性、润滑条件影响的基础上,采用多体系统动力学方法对曲柄连杆机构动力学特性进行了仿真研究,具体内容如下:1、以某90°夹角V8柴油机为背景,利用叁维建模软件Pro/E,建立了曲柄连杆机构的叁维参数化模型,在此基础上完成了该柴油机曲柄连杆机构的装配,实现了快速自动化参数建模;2、利用多体动力学分析软件ADAMS/Engine,建立该曲柄连杆机构的多刚体系统动力学仿真模型,对机构中的主要细长构件进行柔性化,建立了机构的多柔体动力学模型。对比研究了考虑部件弹性与否对机构动态性能所产生的影响;3、针对主轴承,建立了含油膜润滑的曲柄连杆机构动力学模型,对比分析了不同轴承间隙条件下考虑油膜润滑条件与否对仿真结果的影响;4、总结得出了考虑多种影响因素的曲柄连杆机构动力学耦合仿真研究方案。上述研究工作表明:计及部件柔性体和考虑油膜动力润滑后,激励载荷变化更加平缓,更真实地反映了机构工作时的实际状态。因此,耦合了关键部件柔体、动压润滑条件下的多体系统动力学建模与仿真分析的方法,是一条行之有效的技术途径,为进一步深入开展内燃机结构动力学响应分析奠定了基础。
陈渊博[6]2011年在《内燃机曲轴活塞系统动态特性分析及结构强化设计研究》文中认为本文以车用柴油机为研究对象,对其曲柄连杆机构的动力学特性进行了分析,在此基础上对曲轴进行了强度分析和改进,并优化了活塞对气缸套的动态敲击性能。分别运用传统当量化方法和有限元技术计算分析了曲轴轴系的扭转振动特性,结果表明传统当量化方法是计算曲轴轴系扭振的有效方法,并且能够对硅油减振器参数进行优化设计。从优化结果可知,硅油减振器阻尼在一定范围内对减振器的性能影响较小,而改变减振器的转动惯量能有效改善减振器的工作性能。在充分考虑曲轴的弹性体变形和摩擦阻尼的情况下,有限元技术使用多体动力学方法计算曲轴轴系的扭振,其结果相对准确。曲轴扭振试验验证了上述两种方法的准确性。运用半自动拓扑方法划分曲轴六面体单元网格,做出精细曲轴有限元模型。在动力学仿真的基础上计算了曲轴动态应力。在谐振式弯曲疲劳试验台上进行了曲轴弯曲疲劳试验,通过仿真试验过程,获取准确的疲劳计算参数。在考虑弯扭耦合作用下对曲轴进行多轴疲劳寿命计算,并对曲轴结构进行了优化。结果表明子模型法可以有效优化曲轴圆角结构,提高曲轴疲劳强度。另外更换疲劳性能更好的曲轴原材料,曲轴的疲劳可靠性也可以得到较大提升。对于钻孔深度误差产生的曲轴后端断裂事故,详细分析了其破坏原因。采用仿真计算和试验相结合的方法,获取了活塞的冷热态型面以及活塞体径向刚度等边界条件。通过调整活塞销偏置、配缸间隙和优化活塞裙部型线来提高活塞的二阶运动性能,结果表明原有的中凸桶形裙部型线能够保证良好的活塞运动特性。通过对比有无活塞对缸套的动态敲击力时机体头部主推力侧的表面振动加速度响应的不同,表明活塞的动态敲击力主要包含中高频冲击成分。本文从工程应用的角度分析研究了曲柄连杆机构性能优化设计的新方法,取得了一系列具有工程实用价值的成果,对工程实际具有一定的指导意义。
王晓云[7]2006年在《曲柄连杆机构动力学分析与设计系统研究》文中进行了进一步梳理曲柄连杆机构是内燃机的核心构件,作用在曲柄连杆机构上的力主要是由其运动质量产生的惯性力和作用在活塞上的气体压力,这些力或力矩随着曲柄转角的不同而变化。尤其是作为车用内燃机时,随着运行工况的不断变化,作用在曲柄连杆机构上的力变化尤为复杂。因此,对曲柄连杆机构进行分析研究,并建立设计系统具有重要意义。 本文针对内燃机常用的叁种曲柄连杆机构,深入分析了随着内燃机运行工况的变化,作用在曲柄连杆机构上的力和力矩的变化情况,建立了叁种曲柄连杆机构的运动学和动力学模型,并进行深入分析。此外,利用VB可视化语言,开发了曲柄连杆机构分析系统。该系统能实现不同工况、不同曲柄转角时曲柄连杆机构运动学和动力学分析,并能将分析结果进行可视化表达。 论文的研究对内燃机受力件校核与设计提供了重要依据。
任重, 谭秋林, 蔡婷, 熊继军[8]2014年在《基于MATLAB的内燃机曲柄连杆机构动力学GUI设计》文中研究说明结合内燃机常见的曲柄连杆机构动力学模型,利用MATLAB的图形用户界面(GUI)开发工具,设计了曲柄连杆机构分析系统。该系统实现了不同曲柄转角时曲柄连杆机构的动力学分析和结果的可视化表达。利用MATLAB自带的编译器,编译出适用于该系统的应用程序,方便又直观地为内燃机机构的选型及设计提供了可靠的依据。
程人杰[9]2010年在《内燃机主轴承润滑性能研究》文中提出内燃机曲轴一轴承系统是内燃机的核心工作部分,它的动力性能,润滑性能,性能分析和结构强度计算是内燃机设计所要面对的关键问题,会直接影响到内燃机工作的可靠性和耐久性。长久以来,学者们对于动力学和润滑问题,都是分开研究。未能真实的模拟内燃机曲轴系统动力学性能的实际工作情况,仿真结果误差较大。本文旨在探索一条将动力学和油膜动力润滑耦合的仿真分析道路,主要进行以下工作:(1)利用实体建模软件Pro/e建立某内燃机曲轴系部件的叁维模型,其中的曲轴模型用于进行有限元的模态分析,主轴承轴瓦模型用于在有限元程序中生成可以在疲劳软件中使用的有限元数据文件。(2)将曲轴实体模型导入有限元分析软件Ansys中进行曲轴模态计算,并进行有限元模型的模态缩减,然后将计算结果导出为在多体动力学中建立弹性曲轴做准备。(3)在多体动力学软件ADAMS/Engine中建立该内燃机曲轴系统的刚体多体动力学模型。(4)导入弹性体曲轴模型到ADAMS/Engine中,替换刚性体曲轴,建立起刚柔耦合的多体动力学模型,进行仿真计算。(5)调用ADAMS/Engine中的液压轴承模块,进行油膜动力润滑与多体动力学耦合的曲轴系统仿真分析,同时输出轴承在一个工作周期受到的载荷,为进行主轴承的疲劳分析做准备。(6)在有限元软件中生成进行主轴承疲劳分析所要用到的轴瓦有限元模型,同时导入由油膜润滑与多体动力学耦合的曲轴系统仿真分析得到的主轴承受力文件,对轴承进行疲劳分析计算。根据以上内容,以某型号内燃机为算例,对该内燃机进行了柔性多体动力学与油膜动力润滑耦合的仿真研究。通过在ADAMS/Engine中进行仿真,将仿真得到的数据进行了对比,分析了计及与不计及油膜动力润滑对内燃机多体动力学仿真的影响,最后还探索性的计算了主轴承的疲劳寿命。
王建萍, 陈培红, 朱昱[10]2005年在《基于Pro/ENGINEER的内燃机曲柄—连杆机构动力学分析》文中研究说明在Pro/ENGINEER环境下建立了内燃机曲柄—连杆机构的叁维模型,并进行了运动模拟和动力学分析,得出了活塞在 怠速和正常功率输出状态下的速度和加速度分布,为产品的快速开发提供了途径。
参考文献：
[1]. 基于多体系统仿真的内燃机曲柄连杆机构动力学分析[J]. 张林仙, 张生保. 装备制造技术. 2006
[2]. 内燃机曲柄连杆机构的力学行为分析[D]. 陈然. 中北大学. 2015
[3]. 内燃机曲柄连杆机构动力学研究[D]. 赵丽英. 天津大学. 2004
[4]. 基于LS-DYNA软件的曲柄连杆机构动力学仿真[D]. 姚金宇. 哈尔滨工程大学. 2011
[5]. 发动机曲柄连杆机构多体系统动力学仿真研究[D]. 王晓. 中北大学. 2008
[6]. 内燃机曲轴活塞系统动态特性分析及结构强化设计研究[D]. 陈渊博. 浙江大学. 2011
[7]. 曲柄连杆机构动力学分析与设计系统研究[D]. 王晓云. 西安建筑科技大学. 2006
[8]. 基于MATLAB的内燃机曲柄连杆机构动力学GUI设计[J]. 任重, 谭秋林, 蔡婷, 熊继军. 机械传动. 2014
[9]. 内燃机主轴承润滑性能研究[D]. 程人杰. 中北大学. 2010
[10]. 基于Pro/ENGINEER的内燃机曲柄—连杆机构动力学分析[J]. 王建萍, 陈培红, 朱昱. 现代机械. 2005