内燃机曲柄连杆机构的力学行为分析

发布时间：2017-10-14 19:15

  本文关键词：内燃机曲柄连杆机构的力学行为分析

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【摘要】：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，结合三维建模软件，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。
【关键词】：曲柄连杆机构 运动学分析 动力学分析 计算机仿真
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK403
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 选题的背景与意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.3 本文主要研究的内容和意义13-15
• 1.3.1 本文主要研究的内容13
• 1.3.2 本文研究的意义13-15
• 2 曲柄连杆机构的运动学分析15-27
• 2.1 引言15
• 2.2 机构的工作原理15-19
• 2.2.1 曲柄滑块机构的工作原理15-17
• 2.2.2 曲柄摇块机构的工作原理17-19
• 2.3 机构的运动仿真分析19-25
• 2.3.1 曲柄滑块机构的运动仿真19-22
• 2.3.2 曲柄摇块机构的运动仿真22-25
• 2.4 本章小结25-27
• 3 曲柄连杆机构的动力学分析27-43
• 3.1 引言27
• 3.2 多刚体动力学概述27-31
• 3.3 曲柄连杆机构的动力学理论基础31-37
• 3.3.1 曲柄连杆机构的动力学分析31-34
• 3.3.2 简化后的机构受力分析34-36
• 3.3.3 曲柄连杆机构对机体的作用力36-37
• 3.4 曲柄连杆机构的动力学仿真37-42
• 3.4.1 仿真软件 MATLAB-Simulink 简介37-38
• 3.4.2 曲柄滑块机构仿真模型的建立38-40
• 3.4.3 曲柄滑块机构 MATLAB 仿真结果40-42
• 3.5 本章小结42-43
• 4 考虑轴承间隙的机构冲击动力学分析43-52
• 4.1 引言43-44
• 4.2 曲柄连杆机构建模44-46
• 4.3 冲击环境分析46-48
• 4.3.1 材料属性46
• 4.3.2 冲击环境46-48
• 4.4 曲柄连杆机构冲击动力学仿真分析48-51
• 4.4.1 划分网格48
• 4.4.2 考虑轴承间隙的机构冲击动力学分析48-51
• 4.5 本章小结51-52
• 5 曲轴的模态分析52-60
• 5.1 引言52
• 5.2 模态分析基本理论52-53
• 5.3 有限元模型的建立53-54
• 5.4 曲轴的模态分析仿真54-58
• 5.5 本章小结58-60
• 结论60-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果65-66
• 致谢66-67

【参考文献】

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本文编号：1032698