发动机曲柄连杆机构建模与仿真

发布时间：2017-05-04 09:02

  本文关键词：发动机曲柄连杆机构建模与仿真，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 发动机曲轴是发动机中最重要的部件之一,它承受复杂、交变的冲击载荷,是发动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轴动力学响应问题成为可能。 本文探讨用虚拟样机技术,通过多体动力学仿真手段对发动机曲柄连杆机构动力学性能进行了研究。应用CATIA软件和多体动力学仿真软件ADAMS,有限元分析软件ANSYS,构造了一个柴油机曲轴轴系(曲柄连杆机构)的虚拟样机模型。在几何建模的过程中,简化能够增大计算量但却不会影响求解精度的细小特征。采用IGES格式作为CAD和CAE软件信息传递标准。选择ANSYS作为有限元模态分析软件,用Lanczos法对曲轴进行了模态分析,得到了曲轴的固有频率和振型。基于这个虚拟样机模型,用ADAMS软件进行了运动学、动力学分析,计算出各构件在任意时刻、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,得到了发动机工作过程中作用在曲轴上的动态载荷,运用有限元分析软件对曲轴进行较为精确的应力、变形分析,从而得到曲轴在整个工作行程中的响应,并给出了动态仿真过程。从而可以找到曲轴工作时的危险部位,为曲轴优化提供了借鉴。本文主要研究了在不考虑摩擦阻力和作用在发动机曲轴上的负载阻力的影响情况下,用机械系统仿真软件ADAMS研究曲柄连杆机构的运动学规律和动力学规律,用有限元分析软件ANSYS对曲轴进行精确动力学响应分析。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发动机曲轴的动力学响应分析工作,获得了很好的仿真结果,同时对于发动机曲轴的改进设计,提高发动机设计水平及提高发动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】：曲轴 多体动力学 仿真 动力学响应 应力
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TK403
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题的背景9
• 1.2 课题研究的目的及意义9-10
• 1.3 国内外研究现状10-11
• 1.4 课题研究的内容11-13
• 第2章 发动机曲柄连杆机构动力学13-20
• 2.1 曲柄连杆机构运动学分析13-14
• 2.2 曲柄连杆机构动力学分析14-19
• 2.3 本章小结19-20
• 第3章 曲轴轴系多刚体动力学分析20-39
• 3.1 概述20
• 3.2 多刚体动力学仿真20-25
• 3.2.1 多刚体动力学概述20-21
• 3.2.2 多刚体动力学算法原理21-25
• 3.3 曲轴轴系多刚体动力学模型25-34
• 3.3.1 曲轴轴系三维几何模型的建立25-28
• 3.3.2 曲轴轴系多刚体动力学模型28-34
• 3.4 曲轴轴系多刚体动力学仿真分析34-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 曲轴轴系多柔体动力学模型39-57
• 4.1 概述39
• 4.2 柔性多体系统动力学39-41
• 4.2.1 柔性多体动力学概述39
• 4.2.2 多柔体动力学算法原理39-41
• 4.3 有限元分析41-44
• 4.3.1 概述41
• 4.3.2 有限元理论41-43
• 4.3.3 ANSYS 与ADAMS 接口43-44
• 4.4 曲轴有限元模型44-50
• 4.4.1 有限元模型简化44
• 4.4.2 生成曲轴有限元模型44-45
• 4.4.3 曲轴模态分析45-50
• 4.5 曲轴模态中性文件50-52
• 4.5.1 概述50
• 4.5.2 生成模态中性文件对有限元模型的要求50-51
• 4.5.3 生成模态中性文件时要注意的问题51-52
• 4.6 曲轴轴系柔性多体动力学模型52-53
• 4.7 柔性多体动力学模型仿真结果及分析53-56
• 4.8 本章小结56-57
• 第5章 曲轴动力响应分析57-62
• 5.1 概述57
• 5.2 结果分析57-61
• 5.3 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文67-69
• 致谢69

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 孙勇;;曲柄连杆机构虚拟样机技术研究[J];科技创新导报;2011年10期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李静;提高大型曲轴切点跟踪磨削轮廓精度的关键技术研究[D];上海大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 黄幼林;基于虚拟样机的某V16柴油机轴系动力学仿真分析[D];中北大学;2012年

2 戴杰;汽油机怠速工况建模及控制[D];哈尔滨工业大学;2007年

3 姚金宇;基于LS-DYNA软件的曲柄连杆机构动力学仿真[D];哈尔滨工程大学;2011年

4 汪自稳;船用舷外机两拐曲轴动力学仿真与可靠性研究[D];安徽工程大学;2012年

5 刘先一;4105型柴油机曲柄连杆机构的多体动力学仿真分析[D];大连海事大学;2013年

  本文关键词：发动机曲柄连杆机构建模与仿真，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：344757