发动机配气系统刚柔耦合多体动力学计算仿真分析.pdf

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1、第45卷第4期小型内燃机与车辆技术Vol.45No.4２０16年8月SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDVEHICLETECHNIQUEAug.2016·设计·计算·发动机配气系统刚柔耦合多体动力学计算仿真分析孙立星王青赵晓东（天津大学内燃机研究所天津300072）摘要：采用复杂机械结构多体动力学仿真分析方法对发动机配气系统的刚体模型和刚柔耦合模型进行动力学特性分析。根据实际构件间的连接方式确定零部件间的约束，并基于拉格朗日方程、绝对笛卡尔坐标和浮动坐标系等理论，通过仿真软件的内部算法求解气门的位移、速度和加速度曲线，考虑并分析其变化规律和影响

2、机理，为配气机构的设计研发提供解决方法。关键词：配气机构多体动力学弹性变形计算仿真分析中图分类号：TK413.4文献标识码：A文章编号：2095-8234（2016）04-0036-08ComputationalSimulationAnalysisforDynamicsofRigidandFlexibleMultibodyofValveTrainofGasolineEngineSunLixing,WangQing,ZhaoXiaodongTianjinInternalCombustionEngineResearchInstitute(Tianjin,300072,Chin

3、a)Abstract：Thedynamicbehavioranalysisforrigidandflexiblemultibodyofthevalvetrainofgasolineengineisconductedbyusingcomputationalmultibodydynamicssimulationforcomplexmechanicalsystems.Thispaperinvestigatesthedisplacement,velocityandaccelerationcurveofthevalvescalculatedbythefunctionalityins

4、imulationsoftwareonthebasisofLagrangianequation，absoluteCartesiancoordinateandthefloatingframeofreferenceformulationformultibodydynamics,andthedesiredconstraintsdefinedbytherealconnectionsamongdifferentcomponentsinthesystemaswell.Consequently,thecharacteristicsofthedisplacement,velocityan

5、daccelerationinrigidandflexiblemultibodysystemselaboratethefeatureofvalvemotion,dynamicpropertiesofthecomponentsandthesystem,whichwillbeusefulfortheresearchanddevelopmentofenginevalvetrain.Keywords：Valvetrain,Multibodydynamics,Flexibledeformation,Computationalsimulationanalysis平稳性以及零件的使用寿

6、命。因此，配气机构的设计引言除了分析运动学特性，对于高速或高柔度机构，还要配气机构是发动机的重要分总成，按照配气相研究气门开启和落座速度、配气机构的刚度、自振频[1]位完成换气过程，影响充量系数进而影响发动机各率以及接触应力等动力学特性。传统配气机构动力主要性能。配气机构由多个运动零件组成，其传动链学计算多采用单质量模型或多质量模型，是基于一长，零件刚度差且存在设计间隙和制造误差。随着发定的假设条件对实际配气机构进行抽象，且只能处动机不断向高转速和大功率方向发展，在配气机构理移动副，虽然一定程度上模拟了配气机构运动规承受强烈的冲击和热负荷情况下，会出现振动，气门律和动态特

7、性，但没有考虑高转速下惯性力和构件飞脱，气门落座反跳，噪声增大等问题。同时，各构件冲量以及非线性因素，其仿真结果与实际存在一定[2-4]在运转过程中的接触和碰撞，会影响整机的可靠性、的差异。随着多体动力学和计算机技术的快速发作者简介：孙立星（1970-），女，高级工程师，主要研究方向为摩托车多体动力学。第4期孙立星等：发动机配气系统刚柔耦合多体动力学计算仿真分析37展，通过计算多体动力学来模拟配气机构的动态过y程，取得了较好的效果。但是不同研究方法中，由于PiYi存在模型的简化和接触面采用理想约束处理等问u軋i题，以及没有考虑