发动机曲轴系统动力学数值模拟研究

通过研究曲轴系多体动力学,不仅可以预测曲轴系的振动、强度、疲劳及润滑特性等,还为研究发动机表面振动特性,并进而为预测发动机结构声特性提供了重要激励。本文采用子结构有限元模型,在考虑流体动力润滑的基础上,建立曲轴系统多体动力学数值分析模型。完成了某型发动机曲轴系统动力学的模拟计算,根据计算结果对曲轴强度和润滑特性进行了分析。结果表明：这种方法可用于曲轴系的设计和改进。     

曲轴系统多体动力与油膜动力润滑耦合的数字化仿真研究

利用ADAMS以及MATLAB建立了某四缸机曲轴轴系与流体动力润滑的主轴承耦合多体动力学模型,得到了主轴承载荷、轴心轨迹及油膜最小厚度等数据。研究分析得出:与使用简化的转动约束轴承及线性轴承相比,考虑流体动力润滑耦合作用后,轴系得到的主轴承载荷及轴心轨迹的工作规律更接近实际系统。仿真得到的油膜轴承最小厚度及其工作特性为曲轴轴系动力学耦合分析和优化设计以及判断轴承工作的可靠性提供了重要依据。     

基于柔体曲轴多体动力学的轴系扭振响应分析

以曲轴系统有限元分析为基础,通过建立由多个自由度组成的发动机刚柔耦合多体动力学系统模型,对构成主要柔性体的曲轴系统进行了扭振响应分析,获取系统动力响应的时间历程,对系统的动力品质和安全性做出了评价。然后通过一个新研制的测试装置对一台直列四缸柴油机曲轴自由端的扭转振动进行了实测。通过计算和实测结果的谐次分析比较,两者体现了较高的等同性,说明了刚柔耦合多体动力学模型的正确性。     

军用柴油机曲轴的动态仿真研究

为了设计出具有更良好性能的军用柴油机，本文以某军用柴油机曲轴为例，对曲轴进行了动态仿真研究。在曲轴有限元模型上施加模拟实际工作状态的边界约束和载荷条件，利用振型叠加法对其进行动态响应分析，并与设计指标对比，对原曲轴结构参数进行了动力修改。为避免结构修改的盲目性，采用了灵敏度分析方法，计算出曲轴的动态特性参数随设计变量的变化灵敏度，选择那些对动态特性影响较大的设计参数作为修改参数，通过上述方法修改后的曲轴，动态响应结果能够满足给定的设计指标，使得曲轴的结构达到了最优，为整机的动力学仿真研究奠定了基础。     

用多体系统动力学研究内燃机的配气机构

本文把最近发展的柔性多体系统动力学应用到内燃机配气机构的动力计算之中,由此建立的配气机构多体模型优于以往其它各动力模型.多体模型不仅可以象有限元模型那样反映机构中各零件的真实形状,而且可以精确地处理各零件之间的连接副及约束状况,还可以解决机构中的脱离和冲击碰撞问题,使模拟计算更符合实际.计算与实测结果对比吻合良好.     

基于动力学仿真和有限元分析的曲轴疲劳寿命计算

在对某型六缸汽车发动机曲轴系动态仿真和对曲轴进行静态有限元分析基础上对曲轴的疲劳寿命进行了计算。首先对曲轴系进行动态仿真,得到曲轴连杆颈处的载荷和载荷谱,载荷作为曲轴有限元分析的力边界条件,而栽荷谱经过简化,得到计算曲轴疲劳寿命的载荷谱,同时利用弹簧单元对主轴颈处的弹性支撑实际状况进行了模拟,也考虑了相邻拐的影响,然后在有限元分析的基础上分别利用S—N和局部应变法计算了曲轴的疲劳寿命,得到的结果说明传统的计算过于保守,这不但对曲轴的设计和优化有一定的意义;也说明再制造发动机时直接利用曲轴其寿命是可靠的,足以维持下一个生命周期。     

基于ADAMS的柴油机曲轴多体动力学仿真

以某多缸发动机曲轴为例,采用动力学分析软件ADAMS对曲轴-连杆-活塞机构进行多刚体动力学仿真;结合有限元软件MSC.Patran/Nastran,运用模态分析技术,得到曲轴固有频率及振型,对曲轴刚柔混合体模型进行柔体动力学仿真,得到曲轴动态应力分布变化,更真实地反映了曲轴的工作情况。     

基于多体系统仿真的内燃机配气机构动力学分析

针对某柴油发动机的配气机构系统,建立了其多体系统动力学模型,并基于多体系统动力学方法进行多体动力学仿真分析,得到配气机构系统主要运动件间的作用力,为后续内燃机整机振动和噪声的分析和预测提供更为精确的边界条件.     

柴油机多体动力学建模时曲轴有限元模型的验证与精度研究

以某型柴油机曲轴为研究对象,对其进行三维实体建模,并建立其有限元模型.在通过试验对曲轴自由模态分析模型修正的基础上,讨论曲轴约束模态分析时有限元的建模方法;在此基础上,通过曲轴的约束模态试验验证曲轴的约束模态分析模型,得到了柴油机多体动力学分析时精度较高的曲轴约束模态模型的建模方法.文中的建模方法提高了模型的精度和可信度,可应用于其它机械零部件.     

柴油机曲柄连杆机构多体动力学仿真分析

基于多体系统动力学理论,实现对某柴油机曲柄连杆机构的动力学仿真分析,得到了活塞侧推力、曲柄销受力及主轴颈载荷等动力学参数。通过活塞侧推力和曲柄销受力的传统算法与现代算法的对比,证实基于现代算法的柴油机曲柄连杆机构的动力学仿真分析的方便性与先进性,并为此类型柴油机曲柄连杆机构的优化设计提供了依据。     

基于集成仿真技术的曲轴结构优化方法研究

提出了一种实用的利用成熟有限元分析平台和多学科设计优化软件进行结构优化的方法。以四缸发动机曲轴为例,采用I—DEAS、VC 、iSIGHT软件构建了一个曲轴结构尺寸优化软件集成系统,实现了曲轴结构优化的整个流程,并对程序控制的实体模型参数化修改、集成框架以及连续二次规划法(NLPQL)等进行了探讨。     

基于三维有限元分析的曲轴圆角优化设计

内燃机曲轴轴颈的过渡圆角处是应力高度集中部位，易形成疲劳裂纹源，因此设计者对该部位的几何形状尺寸特别留意。本文的研究对象，是一台由四气缸母型机变形后的三气缸发动机曲轴圆角设计。四气缸母型机的曲轴圆角采用带有沉割槽加滚压的复合工艺加工，由于设备条件的限制，三缸机的试制产品无法实施上述工艺。根据曲轴生产厂家的设备条件和技术能力，拟采用曲轴圆弧过渡。作者以三维有限元应力分析为基础，在不降低曲轴轴颈承压面的前提下，采用优化过渡圆角半径，取得了令人满意的效果。     

曲轴扭矩和转速附加波动的蒙特——卡洛模拟分析

根据气体力扭矩与平均有效压力间关系的经验公式，用蒙特－卡洛模拟法分析了多缸机各缸气体力差所引起的输出扭矩和转速的“附加波动”的统计特征，揭示出了其间的内在联系和一些基本规律。     

约束条件对错拐曲轴有限元分析的影响

本文通过对某90°夹角V6发动机所采用的错拐曲轴进行有限元分析,对照实验结果,讨论了在有限元分析过程中,位移边界条件对分析结果的影响,给出了符合实际状况的约束方法。     

柴油机曲轴静动特性的三维有限元分析

采用有限单元法,对4190柴油机曲轴进行了符合实际情况的三维建模,研究了整体曲轴的变形和应力状态,校核了曲轴在交变载荷下的疲劳强度,探讨了目前曲轴应力有限元计算中广泛采用的单拐力学模型的可靠性,并对曲轴进行了模态分析,为柴油机改进设计提供了有价值的理论依据。     

曲轴强度计算新方法的研究

本文通过计算某一柴油机曲轴的疲劳安全系数,比较了曲轴传统计算方法和MBS仿真与有限元耦合计算的方法,计算结果表明MBS仿真与有限元耦合计算方法的计算结果与实际情况更加吻合。随着计算机技术的发展,新的计算方法将取代传统的计算方法用于曲轴强度的精确计算。     

WAVE技术在柴油机曲轴连杆总成部件设计中的应用

对自动推断的优化工程设计技术及主要内容作了简要的描述,介绍了这种技术中对装配体上下文中约束的实现方法和根据设计要求进行各零件自动更新的实现过程,将这种设计思想运用于柴油机曲轴连杆总成部件设计中,并介绍了在ZHll20柴油机曲轴连杆总成部件设计中的应用实例。