基于虛擬樣機(jī)的柴油機(jī)動(dòng)力學(xué)仿真及扭振分析.pdf

1、柴油機(jī)是汽車、機(jī)車、拖拉機(jī)、工程機(jī)械、船舶等的基本動(dòng)力裝置。自二十世紀(jì)五十年代以來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，以柴油機(jī)為動(dòng)力的各種裝置保有量的日益增加，人們對(duì)柴油機(jī)的要求越來(lái)越高。而發(fā)動(dòng)機(jī)的主要承載零件的性能優(yōu)劣直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和壽命。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化指標(biāo)的不斷提高，其工作部件的工作條件更加復(fù)雜。在多種周期性變化載荷的作用下，如何在設(shè)計(jì)過(guò)程中保證各部件具有足夠的疲勞強(qiáng)度和剛度及良好的動(dòng)靜態(tài)力學(xué)特性成為柴油機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性問(wèn)題，而曲軸做

2、為柴油機(jī)中最關(guān)鍵的部件，保證其安全性和穩(wěn)定性一直是柴油機(jī)研發(fā)工作中的重點(diǎn)。本文旨在探索一條可以較為精確分析柴油機(jī)曲軸工作時(shí)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的方法。
　　 本文選取某16缸柴油機(jī)作為研究對(duì)象，結(jié)合有限元軟件ANSYS和多體動(dòng)力學(xué)軟件ADAMS構(gòu)建了柴油機(jī)的虛擬樣機(jī)模型(包括全剛性體模型、曲軸為柔性和機(jī)體曲軸都為柔性的剛?cè)狁詈夏Ｐ?。對(duì)比研究了三個(gè)模型下曲軸主軸頸和曲柄銷承載曲線的異同，并得到曲軸和機(jī)體的柔性化對(duì)主軸頸的載荷時(shí)間歷程曲線有

3、較大的影響的結(jié)論。本文進(jìn)一步對(duì)曲軸的扭振特性進(jìn)行了研究，利用柴油機(jī)的多體動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算出了各工作轉(zhuǎn)速的扭振角周期變化曲線，并進(jìn)行了諧次分解。計(jì)算結(jié)果表明本文研究的柴油機(jī)一階扭轉(zhuǎn)固有頻率較高，靠近一階扭轉(zhuǎn)頻率的諧次都是高階諧次，因此工作轉(zhuǎn)速內(nèi)的扭轉(zhuǎn)振幅并不會(huì)危害到曲軸的安全性。
　　 通過(guò)上述工作及其結(jié)果與分析可見(jiàn)虛擬樣機(jī)技術(shù)確實(shí)能夠比較準(zhǔn)確和方便的預(yù)測(cè)實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力學(xué)性能。在發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)過(guò)程中能節(jié)約研發(fā)成本、提高研發(fā)效率以及提升