基于虚拟样机技术的柴油机曲轴_连杆_活塞机构运动学_动力学仿真分析new

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1、SHIPENGINEERING船舶工程Vol.28No.32006总第28卷，2006年第3期基于虚拟样机技术的柴油机曲轴-连杆-活塞机构运动学、动力学仿真分析1221刘少俊，陈华清，陈新传，姚寿广（1．江苏科技大学机械与动力工程学院，镇江212003；2．海军装备研究院舰船所机电室，北京100073）摘要：基于虚拟样机技术及其支撑软件VN4D和Pro/E，实现了对12VPA6柴油机曲轴-连杆-活塞机构的运动学、动力学仿真.通过动态仿真柴油机的运行，获取了仿真模型的运动学、动力学特性数据，得到的结

2、果与理论分析相吻合，这为该型柴油机曲轴-连杆-活塞机构的优化设计和有限元分析提供了依据.关键词：柴油机；曲轴-连杆-活塞机构；运动学；动力学；仿真中图分类号：U664.121.2文献标识码：A文章编号：1000-6982(2006)03-0010-04Kinematicsanddynamicssimulationofadieselengine’scrank-connectingrod-pistonmechanismbasedonvirtualprototypetechnology1221LIUSh

3、ao-jun,CHENHua-qing,CHENXin-chuan,YAOShou-guang(1.SchoolofMechnical&PowerEngineering,JiangsuUniversityofScienceandTechnology,Zhenjiang212003,China;2.InstituteofNavalVessels,NavalAcademyofArmament,Beijing100073,China)Abstract:Inthispaper,thekinematicsa

4、nddynamicssimulationofadieselengine’scrank-connectingrod-pistonmechanismiscarriedoutbyusingthevirtualprototypetechnologyanditssupportsoftwareVN4DandPro/E.Kinematicsanddynamicscharacteristicdataareobtainedbydynamicsimulationofactualdieselengineoperatio

5、n.Theresultisinaccordwiththetheoreticalanalysisandgivesthefoundationfortheoptimizationdesignandthefiniteelementanalysisofthecrank-connectingrod-pistonmechanismofthistypedieselengine.Keywords:dieselengine;crank-connectingrod-pistonmechanism;kinematics;

6、dynamics;simulation0前言研究倾向于采用ADAMAS作为软件平台，研究其运[2,3]虚拟样机技术是一种崭新的产品开发技术，它是动学和动力学性能.本文采用由Workingmodel3D一种基于产品计算机仿真模型的数字化产品设计技术.发展而来的VisualNastranforDesktop（VN4D）进行虚拟样机技术涉及多体系统运动学与动力学建模理论柴油机曲轴-连杆-活塞机构的运动学、动力学仿及技术实现，是以先进的建模、多领域仿真、信息管真.VN4D是MSC公司开发的一个集成了运动学

7、、动理、交互式用户界面和虚拟现实等技术为基础的综合力学仿真和有限元分析功能的软件系统.相比其他商[1]应用技术.近年来，虚拟样机技术在内燃机领域获得业软件，VN4D的最大优势在于集成了MSC公司强大了越来越广泛的应用.利用计算机建造的三维数字模的有限元分析软件Nastran的部分功能，能进行静力、型对实际系统进行实验研究，分析机构运动的情况，屈曲、模态等有限元分析，结合其机构运动仿真功能，可校核部件的运动轨迹，及时发现运动干涉；对虚拟可以进行多刚体动力学和有限元耦合分析，获得机构装配的部件进行动力

8、学仿真，可校核机构的受力情况.运动状态下的应力信息.针对曲轴-连杆-活塞机构的仿真分析，国内的一些收稿日期：2005-06-20；修回日期：2005-10-12作者简介：刘少俊（1981-），男，硕士研究生，主要从事轮机设备性能优化研究.—10—n11柴油机曲轴-连杆-活塞机构虚拟样机的建立⎛⎞Va（3）压缩冲程的气体压力用函数PP=⎜⎟选用PTC公司的Pro/E软件建立机构的三维数字xaV⎝⎠x化模型.先对12VPA6柴油机曲轴-连杆-活塞机构的主n2⎛Vb⎞要部件进行特征分析，