虚拟样机技术在汽车空调压缩机中的应用

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1、虚拟样机技术在汽车空调压缩机中的应用杨伟锋徐柏兴陈莉华(上海三电贝洱汽车空调有限公司，上海200232)【摘要】应用虚拟样机技术对活塞式汽车空调压缩机进行仿真分析，研究其运动、动力特性。缩短了产品开发周期，提高开发效率，并且具有广泛的工程应用前景。【Abstract】Simulationanalysisiscarriedoutbyapplyingvirtualprototypingtechnologyinauto-mobileair-conditionerpiston—compressortostudyitskinematicsanddynamiccharacteris

2、tic．Itshort—ensthedevelopmentperiodandincreasestheefficiencyofproductresearchanddevelopment．Italsohasengineeringpracticalvalue．【主题词】汽车空调压缩机虚拟样机0引言1汽车空调压缩机运动机构概述随着人们生活水平的提高，对汽车舒适性的汽车空调压缩机可分为往复式和旋转式两大类。要求也越来越高。汽车空调的质量影响到对整车往复式又分曲轴连杆式、轴向活塞式和径向活塞式。的评价。由于汽车直接暴露在太阳或风雪下，而其中轴向活塞式又分旋转斜盘式和摇摆斜盘式。本且

3、汽车行驶的速度变化无常，车内的空间有限，这文主要研究5缸摇摆斜盘式汽车空调压缩机。都加大了汽车空调的设计难度。一般来说汽车空摇摆斜盘式汽车空调压缩机的工作原理是通调由压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀组成。汽车过主轴的旋转带动斜盘的转动，通过只能进行摆空调压缩机是汽车空调的关键零部件，也是主要动的行星盘将旋转运动转化为活塞的往复运动，的运动部件。采用虚拟样机技术可以研究汽车空活塞在气缸里对制冷剂进行压缩(见图1)。调压缩机的运动规律和动力性能，为设计和优化提供帮助。虚拟样机技术是在产品的设计开发中，将分散的零部件设计和分析技术融合在一起，在计算机上建造出产品的整体模型，并对

4、该产品在投入使用后的各种工况进行仿真分析，预测产品的整体性能，进而改进设计，提高产品质量。本文采用MSC．ADAMS软件对一款汽车空调压缩机进行运动、动力分析，从而了解其运动规律，并计算一些联接副的受力情况和确定功耗。图1空调压缩机核心部件装配图收稿日期：2009—12—17上海汽车2010．02·15·2活塞运动学公式推导3通过MSC．ADAMS对压缩机进行运动动力分析在研究压缩机时，活塞的运动规律十分重要。下面以活塞3为例，对压缩机的活塞质心运动进3．1分析的基本步骤行公式推导。汽车空调压缩机的仿真过程如下：(1)运用UG如图2所示，对该几何关系构建封闭矢量多的三维

5、实体建模模块对压缩机核心运动机构进行边形，f。、Z2、Z3、S4均为相应的杆矢量，。、2、3、三维建模，主要包括主轴、斜盘、行星盘、连杆和活塞为杆件的方位角，各杆件矢量方向不影响计算结五大部件，并在UG环境下进行装配。(2)将建好的果，但方位角均应由轴开始，并以沿逆时针方向实体模型以Parasolid格式输出，导入ADAMS中，添计量为正。加材料属性，并施加运动约束，实现模拟运动并保证无干涉。(3)根据给定的不同工况，计算活塞端面的气体压力，将气体力学方程导人，完成力学约束的添加。(4)根据工况，在驱动轴上赋给指定转速，输出动力学特性曲线。如活塞质心位移曲线、活塞质心速

6、度曲线、活塞质心加速度曲线和活塞端面力曲线、导向杆的作用力曲线等。3．2零部件的物理参数其几何参数和惯性参数采用三维CAD实体建模软件UG．NX4计算得到，如表1所示。图2活塞3的运动几何关系表1空调压缩机核心部件转动惯量(kg-mm)lyy(kg·mm)(kg·mm)由于主轴轴线(即斜盘轴线)和行星盘轴线主轴69．131469．02824．4736各自在工作结合面(粗虚线)上的交点有一偏心斜盘l28．185768．821568．4804距，其偏置的结果正好使得行星盘中心球状腔的行星盘158．914586．215778．7344连杆9．54539．54530．5054球

7、心(0点)落在了主轴轴线(轴)上。所以，在活塞3．70532．28602．2754固定球轮的顶压下，行星盘完全绕0点作摆动，行星盘中心孔腔的球心(0点)到圆周孔腔(即连3．3约束的选定杆球铰链落位处)的球心(A点)之间的距离为曲在ADAMS的VIEW模块对模型中的零件之柄长度，连杆两球心之间距离为连杆长度，活塞间的运动副进行约束定义，见表2。质心运动状态等效点(球铰链球心)运动表2空调压缩机核心部件运动约束状态。由于在封闭矢量多边形中，各矢量之和为零：主轴斜盘销行星盘活塞连杆活塞导向杆大地主轴旋转固定旋转Z】+f2=+S4(1)斜盘旋转旋