4105型柴油机曲柄连杆机构的多体动力学仿真分析

发布时间：2017-05-13 07:14

  本文关键词：4105型柴油机曲柄连杆机构的多体动力学仿真分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：柴油机曲柄连杆机构是柴油机中最重要的部件之一,它承受复杂、交变的冲击载荷,是柴油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方法的发展使得较准确的分析曲柄连杆机构动力学仿真问题成为了可能。 本文以4105型柴油机曲柄连杆机构为研究对象,通过多体动力学仿真技术对柴油机曲柄连杆机构动力学性能进行了研究。应用三维建模软件CATIA、多体动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS,构造了柴油机曲柄连杆机构的多刚体动力学模型和将连杆柔性化后的多柔体动力学模型。利用／ANSYS与LMS TestLab系统对连杆进行了计算模态及试验模态分析,求得其本身固有频率和振型,并将计算结果与试验结果相对比,以验证模型建立的正确性。基于这个虚拟样机模型,用ADAMS进行了运动学、动力学仿真分析,计算出连杆在任意时刻,任意位置的运动规律(位移、速度、加速度等)和连杆大端和小端的受力情况,得到了柴油机在工作过程中作用在连杆上的动态载荷,运用ANSYS对连杆进行较为精确的可靠性分析,找到连杆在工作过程中危险部位,为连杆结构改进提供依据。 本文主要研究了在不考虑摩擦阻力和负载阻力的影响情况下,用多体动力学仿真软件ADAMS研究曲柄连杆机构的运动学和动力学规律,利用有限元分析软件ANSYS对连杆进行较为准确的可靠性分析。研究结果表明,利用虚拟样机技术、结合有限元分析手段可以完成柴油机曲柄连杆机构的动力学仿真分析工作,获得了很好的仿真效果。同时对于柴油机连杆的改进设计,提高柴油机设计水平及提高柴油机整机性能有着重要意义,是既经济又有效的科学手段。
【关键词】：多体动力学 柔性连杆 曲柄连杆机构
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U664.121
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题研究的背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状与手段11-13
• 1.2.1 多体动力学研究现状与手段11-13
• 1.2.2 柴油机连杆有限元分析研究现状与手段13
• 1.3 课题研究的内容13-15
• 第2章 柴油机曲柄连杆机构动力学理论15-21
• 2.1 运动学理论分析15-17
• 2.2 动力学理论分析17-20
• 2.2.1 质量换算17-19
• 2.2.2 作用于曲柄连杆机构中的力和力矩19-20
• 2.3 本章小结20-21
• 第3章 曲柄连杆机构仿真模型的建立21-30
• 3.1 几何建模方法21-23
• 3.2 多刚体模型的建立23-27
• 3.2.1 各部件材料属性的确定23-24
• 3.2.2 各部件之间运动约束的确定24
• 3.2.3 仿真系统驱动及载荷的确定24-26
• 3.2.4 模型的测试与验证26-27
• 3.3 多柔体模型的建立27-29
• 3.3.1 柔性体部件有限元模型的建立及MNF文件的生成28-29
• 3.3.2 多柔体动力学模型的建立29
• 3.4 本章小结29-30
• 第4章 连杆的自由模态分析30-43
• 4.1 连杆简介30-31
• 4.2 模态分析理论31
• 4.3 连杆的计算模态分析31-37
• 4.3.1 有限元法概述31-32
• 4.3.2 有限元理论32-34
• 4.3.3 连杆有限元模型的简化34-35
• 4.3.4 结果分析35-37
• 4.4 连杆的试验模态分析37-42
• 4.4.1 LMS系统概述37
• 4.4.2 实验目的37-38
• 4.4.3 试验设备及测试系统38
• 4.4.4 实验步骤38-42
• 4.4.5 结论42
• 4.5 本章小结42-43
• 第5章 曲柄连杆机构动力学仿真分析43-58
• 5.1 多体动力学理论基础43-50
• 5.1.1 多刚体动力学43
• 5.1.2 多刚体动力学算法原理43-48
• 5.1.3 多柔体动力学48
• 5.1.4 柔性体理论48
• 5.1.5 多柔体动力学算法原理48-50
• 5.2 柴油机曲柄连杆机构动力学仿真分析50-57
• 5.2.1 柴油机曲柄连杆机构多刚体动力学仿真分析50-54
• 5.2.2 柴油机曲柄连杆机构多柔体动力学仿真分析54-57
• 5.3 本章小结57-58
• 第6章 柔性连杆可靠性分析58-62
• 6.1 柔性连杆应力分布情况58
• 6.2 连杆强度校核58-60
• 6.3 连杆结构改进措施60-61
• 6.4 本章小结61-62
• 第7章 结论与展望62-64
• 7.1 结论62
• 7.2 展望62-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 研究生履历68

【参考文献】

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