柴油机曲轴柔性多体动力学仿真研究.pdf

《柴油机曲轴柔性多体动力学仿真研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、L倾官埋升发总第139期MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELopMENTTotalof1392014年第3期N0．32014设计试验柴油机曲轴柔性多体动力学仿真研究张明亮(中国重汽集团大同齿轮有限公司，山西大同037305)摘要：基于柔性多体系统动力学分析曲轴缸体系统运动，同时准确计算出曲轴与缸体间的作用力。轴系系统模型包括曲轴、缸体以及飞轮，所有部件均做柔性化处理，求出柴油机在不同工况下栽荷的变化情况。研究结果表明，柔性多体系统动力学可以较好反应轴系系统动力学运动过程。关键词：曲轴；柔性多体动力学；仿真；柴油机中图分类号

2、：TK421文献标识码：A文章编号：1003—773X(2014)03—0014—02引言研究提供理论依据，在设计阶段初期提高对柴油机曲曲轴作为柴油机振动中的一类重要研究内容，轴系的模拟精度。由于其在实际工作过程中受到来自活塞、连杆传递1模型的建立来的缸内爆发压力及其自身旋转惯性力等交变载荷柴油机曲柄连机构由曲轴、连杆、活塞以及飞轮的作用，其受力情况极其复杂，因而准确确定曲轴组成，曲轴组把活塞连杆传来的缸内气体爆发压力转受力情况对于研究曲轴在实际工作状况下的力学特变为转矩，曲轴与缸体通过主轴承连接，曲轴上激励性十分必要。力通过曲轴主轴承传递给

3、缸体，其运动性能直接影响国内外学者已对于曲轴系动力学做了大量的研柴油机整机的性能。究，文献[1】采用有限元法对曲轴系和机体进行了动态柴油机的曲轴以及缸体利用三维实体建模软件完特性分析；文献[2】将有限元法和多体系统仿真方法相成，然后进行装配，得到整机实体模型。由曲轴与缸结合，对车用柴油机曲轴系统进行多体动力学分析，体为主要分析部件，故采用有限元法将曲轴与缸体做得出各主轴承在一个工作循环过程中的载荷变化情柔性化处理，建立曲轴与缸体的六面体有限元模型，况；文献[3]采用有限差分模型研究曲轴、缸体都为柔对比有限元结果与模态实验结果，进而保证有限元模

4、性体时曲轴与缸体间相互耦合作用；文献[4]为考虑主型的准确性。曲轴的有限元模型如图l所示，其前6阶轴承作用力以及曲轴变形时的曲轴强度计算。模态验证结果如表l所示。本文以直列六缸柴油机为研究对象，利用计算虚表1曲轴固有频率对比阶次仿真／Hz试验／Hz误差拟样机技术，以柴油机曲轴系为研究对象，结合柔性12077420563103多体系统动力学仿真分析，以曲轴轴系为主进行柴油230752305121123371．1036585144机轴系多体动力学仿真分析，求得影响缸体受力的主4435．90435271．315489．62488．02179轴承作用

5、力，该研究可以为柴油机机体及其他部件的65271652489238收稿日期：2014-03—23作者简介：张明亮(1985～)，男，山西大同人，本科，毕业于中北大学机械设计制造及其自动化专业，助理工程师，现就职于中国重汽集团大同齿轮有限公司设备动能部，主要从事设图1曲轴飞轮组有限元模型备故障诊断及维修、设备配件加工工艺工作。u‘帆‘_』．=／‘c—jxglkfbjb@126．corn第29卷．15．柴油机工作过程中，曲轴主轴颈与主轴承间的相对位置不断发生周期性的变化，因而在曲轴运动过程中考虑曲轴的弹性变形。2计算结果及分析主轴承作为柴油机曲轴

6、系统动力学分析中非常重要的部件，其受力状况直接影响柴油机整机性能，因曲轴转角(。)此，准确计算柴油机主轴承受力情况可以较好地在设3-2第1II主轴受力对比曲线图计初期掌握柴油机载荷分布，对设计低振动噪声的柴油机有重要的指导意义。本文采用直列六缸柴油机，其点火顺序为l⋯536-2—4，利用上述建立的曲轴以及缸体有限元模型，采用柔性多体系统动力学与有限元法相结合，进而分析曲轴主轴承受力情况。缸内燃气1个工作周期内爆发压曲轴鞲角(。J力如图2所示。计算过程中，为了研究曲轴及缸体弹性3-3第vI主轴受力对比曲线图N／姒睡幂．图3主轴承受力对比曲线体的

7、作用，文中将二者分别为刚性体以及柔性体时作∞∞柏如柏∞∞∞3结语对比，对比图如图3所示。图3中可以明显地看到模型本文采用柔性多体系统动力学仿真完成为直列6缸为刚性体与柔l生体有较大区别，第1主轴承的载荷变化柴油机进行轴系多体系统动力学研究，建立了包括缸较为明显，且受力差距较大；从第1II、VI主轴承受力体、曲轴、飞轮、连杆、活塞的柔性多体系统动力学情况可知，模型为柔性体时受力情况较为平缓，同时仿真模型，求得在考虑柔性体状态下各主轴承受力状仿真计算的幅值也较刚性模型有所下降，第1II主轴承况，计算结果表明，柔性体可以更好地反应柴油机实受力幅值明

8、显小于第1、V1主轴承受力幅值，因而，在际工作状况，因而，结合多体系统动力学与有限元分实际柴油机中，主轴承越靠近两端就越容易受损，这可以为柴油机设计提供指导依据。析