柴油发动机动力学分析

《柴油发动机动力学分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、柴油发动机动力学分析为获得发动机运行时关键部件的运行情况，以多刚体系统动力学理论与虚拟样机试验技术为基础，用Pro/E三维建模软件建立某柴油发动机的几何模型，并通过动力学仿真软件MSCAdams对该发动机进行动力学仿真，获得曲柄连杆机构、进排气机构等部件的关键运动学、动力学参数，该仿真为进一步分析和设计柴油发动机奠定基础.版权和著作权归原作者所存，如存不愿意被转载的情况，己关键词：柴油发动机；多刚体系统动力学；虚拟样机；Pro/E；MSCAdamsU464.172；0313.3;TB115ADynamicanalysisonclie

2、selengineZHUANGJiel,ZHANGZhilongl,LILiting2(1.CollegeofAutomotiveEng.,TongjiUniv.,Shanghai201804,China;2.711thResearchInstitute,ChinaShipbuildingIndustryCorp.,Shanghai200011，China)Abstract：Togetthekeyparts’operationstateofadieselengine,theengineismodelledbyPro/Ebasedon

3、multi-rigid-bodysystemdynamicstheoryandvirtualprototypetechnology.Itsmulti-rigid-bodydynamicsissimulatedbyMSCAdams.Thekeyparametersofkinematicsanddynamicsofmainpartssuchascranklinkage,andintakeandexhaustvalve,etcareobtained.Thesimulationlaysthefoundationforfurtheranaly

4、sisanddesignofdieselengine.Keywords：dieselengine;multi-regid-bodysystemdynamics:virtualprototype;Pro/E;MSCAdamso引言随着计算机技术的发展，越来越多的新设计方法被运用到内燃机设计中，虚拟样机试验技术就是1种借助计算机进行设计和仿真的全新手段.该技术摆脱原来“物理样机+试验”的传统设计模式，开发成本大大节省，产品从设计、试验、验证到商业化生产的周期缩短，从而避免巾经验设计带来的低效率及低质量.“虚拟样机+仿真技术”的应用，使得

5、在物理样机制造出来之前就可以通过反复修改系统动力学模型及仿真条件对不同的设计方案进行比较和验证，在较短时间内获得符合设计条件的最优设计方案.MSCAdams(AutomaticDynamicAnalysisMechanicalSystem)[1]是MSC.Software公司幵发的1款机械系统动力学仿真分析软件，可以在机械产品开发过程中结合其他三维设计软件，方便地实现虚拟样机试验技术.发动机是整个系统的动力源，其性能在很大程度上决定系统的整体性能，安全性、舒适性更是成为人们首要考虑的因素，因此必须要求发动机具备优越的稳定性和低振动、

6、低噪声性能.某柴油发动机功率达到30⑻kW，活塞所承受的气体压力最高超过10MPa,工作条件十分恶劣.连杆和曲轴等部件在高速运行过程中的受力情况也十分复杂，这些因素对于曲柄连杆机构的应力、应变和磨损情况具有决定性作用.为了便于进一步分析这些部件的强度、刚度及疲劳寿命，必须得到这些构件的运动学及动力学参数，同时还必须获得其所受外力的大小及变化规律才能进行下一步的分析设计工作.另外，配气机构设计是否合理同样直接影响发动机的燃油经济性、噪声、振动与可靠性等.通过虚拟仿真，可以获得所关心的各个参数.1模型建立基于拉格朗口方程用MSCAdam

7、s软件建立发动机多体系统动力学分析的运动微分方程.对于刚体i，采用质心在惯性参考系中的笛卡儿坐标和反映刚体方位的欧拉角作为广义坐标［2］，即该模型是1个V型12缸柴油发动机，主要包括3个部分（见图1）:（1）箱体（非运动件），包括箱体、油底壳及其他相关组件；（2）曲柄连杆机构(运动件)，包括活塞、连杆及曲柄总成；(3)进排气机构(运动件)，包括左右2根凸轮轴、顶升机构、挺杆、摇臂、摇臂球轴及进排气阀门等.运用CAD建模软件Pro/E建立箱体、曲柄连杆机构和进排气机构的三维实体模型［3］，设置各部件的材料属性，系统会自动计算它们的惯性

8、矩等参量，最后根据各机构的装配关系完成该柴油发动机的装配.运用Pro/E软件自带的与MSCAdams的转换接口Mcchanism/Pro,将设计原理与实际情况相结合，定义好各部件之间的连接关系，添加必要的约束与边界条件，并转换成MSC