基于刚柔混合模型的船用柴油机轴系动态特性研究

发布时间：2020-05-26 11:08

【摘要】：柴油机轴系承受着复杂、交变的燃气压力和惯性力,是柴油机中重要的运动部件之一。传统的柴油机轴系动态特性研究是建立刚性体模型,而实际工况中的轴系零部件都是弹性体,在外载荷作用下易发生微小的弹性变形,导致不同零部件间的相互作用复杂多变,因此传统研究方法难以满足不断增长的计算精度要求。虚拟样机技术和有限元法的迅速发展,为柴油机轴系实际工况下的运动学和动力学仿真研究提供了技术支持。本文以船用6300C型柴油机轴系为研究对象,首先应用Pro/E建模软件建立轴系零部件实体模型,并进行装配,得到轴系的装配数据模型,并将其导入到多体动力学仿真软件ADAMS中,定义运动副和质量属性、施加外部载荷和驱动,建成曲轴轴系多刚体动力学模型,并进行运动学、动力学仿真分析,计算出各个构件在任意时刻、任意位置的运动规律(位移、速度、加速度等)及构件间的作用力等;其次运用有限元软件ANSYS对6300C柴油机曲轴与连杆分别进行计算模态分析,求得它们的固有频率和振型,分别生成曲轴与连杆的模态中性文件(MNF),将ANSYS中生成的曲轴与连杆的模态中性文件(MNF)分别导入到轴系多刚体动力学模型中,对曲轴与连杆进行柔性化处理,进行多柔体动力学与多刚体动力学仿真结果对比,分析得出两种不同模型对轴系零部件运动性能和构件间作用力的影响效果;最后由柔体模型输出连杆的动态载荷文件,对连杆进行应力应变分析,找到连杆工作时最危险的部位,对其进行可靠性分析。综合利用虚拟样机技术和有限元法完成了船用6300C型柴油机轴系动态特性仿真研究,仿真过程更接近实际工况,获得了两种模型下的对比分析图,为柴油机轴系零部件的精确设计提供了可靠依据,为后续连杆的优化工作提供借鉴,对提高柴油机设计水平及整机性能有着重要意义。
【图文】：

基于刚柔混合模型的船用柴油机轴系动态特性研究2 柴油机曲轴轴系动力学理论基础柴油机曲轴轴系进行动力学仿真分析之前，必须对轴系的工作论分析，从而为虚拟样机仿真分析奠定基础。本章将对单缸柴和动力学理论分析。柴油机曲轴轴系运动学分析构的运动学分析，通常是指不考虑引起机构运动变化的原因，变化角度的关系来分析机构的运动规律[50,51]。本文研究的 6300心式曲柄连杆机构，其特点是它的气缸中心线与曲轴旋转中心心线、活塞销都位于同一平面上，结构简图如图 2-1 所示。

则会产生四级往复惯性力，，六级往复四级以上的往复惯性力影响不大，所以工程上一般了。惯性力，曲轴不平衡质量 mk和连杆大端代替质量 作回转运动，所以回转运动总的不平衡质量是：()2mmmkgrk 中不平衡力的旋转惯性力为：2Pmrwrr 中，mr、r 和 w 大小不变，所以旋转惯性力的大小着曲柄半径远离曲轴回转中心，并随曲柄一起不断作用力 A 点处的合成力 p 可以分解成两个分力，分别是与中心线方向的作用力 pC，如图 2-2 所示：
【学位授予单位】：大连海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S218.5

【参考文献】

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本文编号：2681740