V6发动机惯性力分析与平衡研究

发布时间：2017-05-03 06:08

  本文关键词：V6发动机惯性力分析与平衡研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着汽车技术的不断进步,V型发动机尤其是V6发动机在轿车上的应用越来越普遍,V6发动机多用在中高级轿车上,因此对其NVH性能的要求十分严格。本文以发动机振源控制为目的,研究V6发动机的一种重要激振源,即曲柄连杆机构产生的惯性力和力矩,并设计相应的平衡机构来抵消或减小这一振源,从根源上降低发动机的振动。建立曲柄连杆机构的传统动力学模型,根据模型推导V6发动机的往复惯性力和力矩以及旋转惯性力和力矩的理论公式,并利用傅里叶级数推导各个阶次往复惯性力和力矩的理论公式。建立V6发动机的实体模型,并导入ADAMS中进行动力学仿真;根据曲柄连杆机构的动力学模型在MATLAB中对惯性力和力矩进行仿真。将两种仿真方法得到的结果进行对比,一致性良好,并且均与理论推导结果一致。由仿真分析和理论分析得知:均匀作功的气缸夹角为90°的V6发动机基本不存在往复惯性力和旋转惯性力,只存在往复惯性力矩和旋转惯性力矩,并且往复惯性力矩中的一阶和二阶成分较大,高阶成分很小。根据一阶往复惯性力矩的大小及轨迹特点,研究出一种三轴平衡机构,重点对平衡机构上平衡重的参数和安装方向进行了设计,二阶往复惯性力矩的平衡原理与一阶相同。将设计好的两级平衡机构安装在机体上并导入ADAMS中进行仿真,得到了良好的平衡效果。对于旋转惯性力矩的平衡,配置了四块曲轴平衡重,通过仿真验证得知旋转惯性力矩实现了完全平衡。根据V6发动机惯性力和力矩的分析与平衡过程,基于MATLAB/GUI模块,开发一套惯性力和力矩的图形用户界面,通过界面可实现惯性力(矩)的快速仿真与平衡过程,并且该界面可脱离MATLAB环境而独立运行。
【关键词】：V6发动机 往复惯性力 旋转惯性力 平衡机构
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U464
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题背景及研究意义10-11
• 1.2 发动机振源控制技术国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.2.3 仿真技术在发动机振源分析与控制中的应用14
• 1.3 本课题的主要研究内容14-16
• 第2章 发动机惯性力理论分析16-30
• 2.1 曲柄连杆机构的运动学和动力学分析16-19
• 2.1.1 曲柄连杆机构的运动学分析16-18
• 2.1.2 曲柄连杆机构中的质量代换18
• 2.1.3 曲柄连杆机构的动力学分析18-19
• 2.2 V型发动机坐标系的建立19-20
• 2.2.1 V型发动机整体坐标系的建立19-20
• 2.2.2 V型发动机局部坐标系的建立20
• 2.3 V6发动机往复惯性力和力矩分析20-27
• 2.3.1 错拐曲轴的设计21-22
• 2.3.2 V6发动机往复惯性力(矩)公式推导22-25
• 2.3.3 傅里叶级数在往复惯性力分析中的应用25-27
• 2.4 V6发动机旋转惯性力和力矩分析27-28
• 2.4.1 V6发动机旋转惯性力分析27-28
• 2.4.2 V6发动机旋转惯性力矩分析28
• 2.5 本章小结28-30
• 第3章 V6发动机建模及惯性力仿真分析30-44
• 3.1 建立V6发动机的虚拟样机模型30-33
• 3.1.1 建立发动机曲柄连杆机构的装配模型30-32
• 3.1.2 编辑并约束发动机模型32-33
• 3.2 V6发动机往复惯性力和力矩仿真33-41
• 3.2.1 基于ADAMS的发动机往复惯性力(矩)仿真33-36
• 3.2.2 基于MATLAB的发动机往复惯性力(矩)仿真36-41
• 3.3 V6 发动机旋转惯性力和力矩仿真41-42
• 3.3.1 基于 ADAMS 的发动机旋转惯性力(矩)仿真41-42
• 3.3.2 基于MATLAB的发动机旋转惯性力(矩)仿真42
• 3.4 本章小结42-44
• 第4章 V6发动机平衡机构设计及平衡效果验证44-58
• 4.1 发动机惯性力(矩)平衡方法分析44
• 4.2 V6发动机往复惯性力矩的平衡及效果验证44-55
• 4.2.1 V6发动机往复惯性力矩的平衡方案44-47
• 4.2.2 一级平衡机构的设计与平衡效果验证47-53
• 4.2.3 二级平衡机构的设计与平衡效果验证53-55
• 4.3 V6发动机旋转惯性力矩的平衡及效果验证55-57
• 4.3.1 旋转惯性力矩平衡机构的设计55-56
• 4.3.2 平衡效果的仿真验证56-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第5章 发动机惯性力软件界面的开发58-65
• 5.1 软件界面简介58
• 5.2 软件界面的开发设计58-63
• 5.2.1 开始界面59-60
• 5.2.2 惯性力(矩)仿真分析界面60-62
• 5.2.3 平衡机构设计界面62-63
• 5.3 编译可执行文件63-64
• 5.4 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-69
• 附录69-70
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果70-71
• 致谢71-72
• 作者简介72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 孙孟庆,方跃法;内燃机振动力平衡的质心位移法研究[J];北方交通大学学报;2000年04期

2 王琦玮;倪计民;张子庆;杜倩颖;;基于DoE的内燃机平衡轴优化设计[J];车用发动机;2011年05期

3 杜爱民;杜玉彪;楼狄明;黄晓东;;发动机曲柄连杆机构动力学仿真分析平台研究[J];计算机仿真;2010年11期

4 王永鼎;单缸内燃机的平衡方法[J];上海水产大学学报;1996年01期

5 张保成;张生保;王晓;;90°V6柴油机平衡特性分析[J];现代车用动力;2007年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李双虎;发动机平衡分析及平衡优化设计[D];中北大学;2010年

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本文编号：342463