发动机惯性机构admas

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1、基于ADMAS的发动机惯性作用研究2011.12.28目录课题研究背景2课题研究内容2柴油机惯性力平衡技术研究33.1.中心曲轴连杆机构运动学和动力学分析33.2.中心曲柄连杆机构的质量代换63.3.中心曲柄连杆机构动力学分析83.4.柴油机的平衡分析103.5.发动机的内部平衡134.小结13145.参考文献课题研究背景柒油机工作过程中产生振动的原因有一下几种：（1）由于汽缸内气体压力变化，从而使曲轴上扭矩交变引起的振动。（2）发动机工作过程中，活塞连杆作往复运动时往复惯性力得不到平衡产生的振动。（3）气缸内气体压力变动以及发

2、动机上各种旋转件不平衡所引起的振动。（4）发动机运动速度波动过大，引起惯性力增大和扭振加剧。由于在柒油机运转时，要产生往复惯性力、旋转惯性力及反扭矩等，这些力和力紐又都是曲轴转角的周期性曲数。在一个周期中，这些力和力矩或大小在变化，或方向在变化，或大小和方向均在变化。他们通过曲轴轴承和机体传给支架，使之产生振动。所以对支架周期性受力分析，以及对平衡矫正受力的分析，可以更好地了解柴油发动机的噪声、振动产生的原因。从根本上解决噪声、振动问题。课题研究内容柴油机的外部悬置系统主要针对整机振动控制，而抑制和消减内部振动激励载荷的技术措施

3、，是从根本上解决和改善柴油机振动特性的根本途径，60°V8柴油机存在不平衡的二次往复惯性力，宜通过柴油机内部激励载荷的抑制方法来平衡二次往复惯性力，在曲轴曲柄上加平衡重以实现柴油机的内部平衡，借助虛拟样机仿真软件ADAMS运用多体系统动力学分析方法进行动态平衡优化设计，具体研究内容如下：（1）在发动机运动学和动力学分析基础上，进行60°V8柴油机的平衡分析。（2）运用ADAMS软件，通过建立柴油机曲柄连杆机构的多体力学仿真实体模型，进行多刚体动力学分析，从仿真结果中提取出其倾覆力矩。（3）运用ADAMS软件，通过建立针对不平衡的

4、往复惯性力采取相应的平衡机构的柴油仿真模型，以柴油机的倾覆力矩为测量目标，进行平衡轴的优化设计分析。柴油机惯性力平衡技术研究研究柴油机的内部激励力载荷，是进行平衡轴的优化设计的基础，本文针对60°V8柴油机，在发动机运动学与动力学的基础上，进行了深入的平衡分析研究，得出的惯性力载荷为平衡轴的优化设计奠定基础。3.1中心曲轴连杆机构运动学和动力学分析汽缸、活塞销、曲轴中心线位于同一平面的机构统称中心曲柄连杆机构，如图3_1所示；当曲柄按等角速度必旋转时，曲柄0B上任意一点都已0为圆心作等速旋转运动，A点（即活塞）沿汽缸中心线作往复

5、运动，而连杆AB则作往复合平面运动，其大头与曲柄销（BA）的运动一样，做等速的旋转运动，而连杆的小头则与活塞一样作往复运动，所以连杆本身的运动是由旋转与往复运动合成的平面复合运动。x!图3_1曲柄连杆机构示意图3.1.1活塞的位移活塞的位移X由其上止点开始计量。如图可见x=（£+/?）-/?cosa-lcos（5=/?［（!-cos6r）+£//?（!-cos^）］其中R是曲柄半径，L是连接大小头中心距，汉是曲拐转角，夕连杆摆角。记入=R/L贝1J%=/?[(l-COS6Z)+l//i(l-COS/?)](2)因Lsin^=/?

6、sin<7（3）故sin/3=Asina（4）=1-—sin26Z-—sin28a-—sin6a—••16cosM-又2sin2a以此式带入(2)中，利用三角函数的倍角公式予以简化，最后可得%=/?(6Z0+axcos6T+<72cos26Z+

7、大的名值来说，式(4)中含允的三次以上各高次项的数值也很小，若略去不计，即得计算活塞位移的近似式为(l-C0S6Z)+—(1COS(6)式(4)表明，活塞位移是由次数为1、2、4、6等的多个简谐分量组成的复合谐量；简谐分量的次数越高，它在位移复合谐量中所占的成分越小。近似式(5)只保留了位移的两个主要的简谐分量次和二次谐量，而且二次谐量还不是全值保留的。对于見＜0.32的机构，计算误差小于0.00431/。显然对于工程实用来说，近似式(5)的精度已经足够了。3.1.2活塞的速度将(2)式对时间求导，得活塞的速度为dx~dt.da

8、1.sin汉+—sindtA以此关系代入前一式，并记曲轴角速——=codtv=⑼cos此式为活塞速度的准确表达式。将活塞位移的近似式(5)对时间求导，可得活塞速度的近似式v=Raisin6T+—sin2＜2

9、(10)A2J即使对五=o.32的机构，最大误差也不大