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1、CAD/CAE/CAPP/CAM现代制造工程(ModernManufacturingEngineering)2015年第10期斯特林发动机配气活塞动力学仿真分析1,2223张凤娇,魏民祥,周梦来,展益彬(1常州工学院机电工程学院,常州213002;2南京航空航天大学能源与动力学院,南京210016;3上海卓然工程技术有限公司,上海200335)摘要:随着能源危机的加剧和斯特林发动机技术的提高,斯特林发动机在车辆上的应用具有重要的意义。首先,通过分析配气活塞的结构组成,来建立其力学模型。其次,利用ADAMS软件对配气活塞进
2、行了动力学分析,得出活塞运动中柔性弹簧的变形特征、受力、动能和势能、活塞的轴向与侧向频谱特征等力学性能,其结果可以作为斯特林发动机设计与优化的理论依据。关键词:斯特林发动机;配气活塞;柔性弹簧;动态仿真中图分类号:U461.6文献标志码:A文章编号:1671—3133(2015)10—0078—05Dynamicsimulationforthedisplacerandcylinderofstirlingengine1,2223ZhangFengjiao,WeiMinxiang,ZhouMenglai,ZhanYibin(
3、1SchoolofMechanical&ElectricalEngineering,ChangzhouInstituteofTechnology,Changzhou213002,Jiangsu,China;2CollegeofEnergy&PowerEngineering,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China;3ShanghaiSupezetEngineeringTechnologyCo.Ltd.,Shanghai200335,
4、China)Abstract:WiththeimprovementoftheenergycrisisandexacerbatedStirlingenginetechnology,theapplicationofthestirlingen-gineonthevehiclepossesstheimportantmeaning.Firstly,themechanicalmodelofthedisplacerwasbuiltbyanalyzingthestructurecomponent.BasedonADAMS,thedyna
5、micanalysisonthedisplacerwasaccomplished.Itanalyzedthemechanicalpropertiesofthedeformationcharacteristicsoftheflexiblepistonspring,force,kineticandpotentialenergy,axialandlateralpistonspectralcharac-teristics.Theresultcanprovidetheoreticalbasisforthedesignandopti
6、mizationofthedisplacerandcylinderofStirlingengine.Keywords:stirlingengine;displacer;flexiblespring;dynamicsimulation斯特林发动机冷腔与热腔的配气部件,其组成主要包0引言括底座螺母1、活塞底座2、柔性弹簧组3、活塞轴套4、自由活塞斯特林发动机追求良好的性能、更高的活塞杆5和活塞头6。[1-2]比功率,以便于其能够运用在更广的领域。当气动性能指标要求越来越高时,结构设计就变得越来越重要,其中配气活塞组件是斯特林
7、发动机的重要组成部分,力学特性的好坏直接影响发动机的配气效率,[3-4]所以对其进行研究具有一定的工程应用价值。通过ADAMS软件的动力学模块对配气活塞进行动力学分析和频率响应分析,分析在运动过程中柔性图1配气活塞的组成部件弹簧的变形特征、柔性弹簧的受力、柔性弹簧的应力1.底座螺母2.活塞底座3.柔性弹簧组4.活塞轴套5.活塞杆6.活塞头与应变能、活塞的轴向和侧向频谱特征,结果可以指[5-6]导配气活塞组件的设计与改进。活塞头在气缸的热腔承受高温,内部有4层隔热片;活塞杆与活塞头相连,通过活塞轴套与柔性弹簧1配气活塞的组
8、成及其结构特点固接;活塞基座通过底座螺母固定在活塞杆上;柔性配气活塞的组成部件如图1所示,配气活塞作为弹簧组如图2所示,它由4片柔性弹簧和相应的垫片78张凤娇,等:斯特林发动机配气活塞动力学仿真分析2015年第10期θd组成。件1~件6一起组成一个弹性振子系统,配气性恢复力产生的转动阻尼系数;K为柔性弹簧所行d活塞如
