CDV车型内燃机工作过程的力学仿真分析与研究

介绍了利用系统动力学软件ADAMS建立CDV内燃机工作过程曲柄连杆机构动力学仿真分析模型的方法.根据所建立的模型,对CDV车型使用N6A 10FX3APSA内燃机曲柄连杆机构的运动学、动力学特性进行了仿真.通过仿真计算,得到考虑曲柄柔性时的曲轴主轴径、连杆轴颈载荷,活塞、连杆等的惯性力以及内燃机的输出特性,为此,本文提...     

基于绝对坐标法的柴油机曲轴柔性多体系统的动力学仿真

该文基于柔性多体动力学理论,在自主研发的多体系统程序中,建立了某大型船用柴油机曲轴的柔性多体动力学仿真模型。其中采用基于绝对节点坐标的三维实体单元和基于有限段法的梁单元分别对曲柄和主轴颈进行建模,利用约束方程将发动机曲柄连杆机构的各部件进行组装,并考虑了轴承的弹性和非线性。对曲轴进行了约束模态分析和动力学仿真分析,计算了主轴承的载荷和轴颈的位移,得到了曲轴的动应力分布规律并进行了其强度校核。结果表明基于绝对节点坐标法的柔性多体系统的动力学建模和仿真计算的实现为柴油机的改进和设计提供了理论依据。     

基于虚拟样机技术的曲轴多体动力学仿真

基于虚拟样机技术和柔性多体动力学理论,综合运用三维建模,有限元分析以及多体动力学仿真等技术,建立包括曲轴柔性体以及随曲轴一起转动的零件刚性体在内的整个曲轴系统的虚拟样机模型,通过进行曲轴系统在发动机真实工况下的柔性多体动力学仿真计算,得到了各构件之间相互作用力,继而得到曲轴在一个工作循环周期内的实时动力学响应,为曲轴的优化设计奠定了基础.     

汽车变速箱齿轮传动系动力学振动特性的研究

文章建立发动机曲柄连杆系统的扭振当量模型,得到飞轮端动态转速波动及扭振角位移作为齿轮传动系主轴输入端的动态激励;采用多体动力学方法建立某五挡手动变速箱齿轮传动系动力学模型,以二档为例,分析了上档齿轮在齿面啮合时变刚度作用下产生的呜呜噪声(Gear Whine)特性,及未上档齿轮在其自由惯量和齿侧隙下产生的咔嗒噪声（Gear Rattle）特性;分析了发动机二档转速范围内齿轮传动轴各处轴承动态载荷的频谱特性;同时,利用实验测量的曲轴系扭振各阶次曲线验证了扭振当量系统模型的正确性,并利用实验表面振动速度法识别了转速范围内变速箱结构的振动速度级,验证了动力学仿真模型中得到的动态啮合冲击载荷的特性。     

基于有限元和多体动力学的柴油机曲轴动态强度与冲击响应分析

以某16 V柴油机曲轴为例,利用非线性多体动力学与三维实体有限元法对其进行正常工况下强度分析和模拟水下爆炸作用下的冲击响应分析.首先,建立曲轴等部件的三维实体有限元模型,采用子结构法对其进行结构缩减,导入多体动力学分析软件后添加连接单元,建立轴系非线性多体动力学模型.然后,将多体动力学分析结果恢复到含油孔的曲轴三维实体有限元精细模型(单拐-梁模型),进行正常工况一个循环曲轴动应力计算和疲劳强度分析.最后,进行冲击载荷作用下的曲轴动应力计算及强度分析,校核其冲击下的可靠性.     

内燃机曲柄连杆机构冲击动力学分析

基于多体动力学和有限元方法,以柴油机曲柄连杆机构为研究对象,综合考虑机构内部复杂的接触关系、主轴承油膜刚度、轴承间隙以及非线性因素,分别在柴油机额定工况和静止工况下,基于BV043/1985标准对机构进行抗冲击性能评估。结果表明：机构符合BV043/1985标准关于冲击安全级A级设备的相关要求,且在额定工况下的冲击响应高于静止工况;曲轴的冲击响应高于连杆。因此,需重点考虑:主轴承油膜刚度和轴承间隙对机构的冲击性能有较大影响,进行冲击动力学分析时不可忽略。     

刚柔混合法在双层隔振系统隔振效果预测中的应用

首先建立双层隔振多刚体动力学计算模型,研究系统参数对隔振效果的影响。然后以6L16/24柴油机为研究对象,在原有单层隔振系统的基础上进行双层隔振设计。最后针对所设计的双层隔振系统,在Ansys中建立曲轴、机体和中间质量块的有限元模型,进行子结构缩减;在AVL-Excite中建立柴油机柔性体虚拟样机模型,仿真计算各悬置点的加速度,基于此计算其1/3倍频程谱和振动量级,在设计阶段从振级落差的角度预测双层隔振柴油机的隔振效果。     

发动机前端附件驱动系统-曲轴扭振系统耦合建模与曲轴扭振分析

为了综合研究曲轴扭振与发动机前端附件驱动的系统(FEAD)的旋转振动,建立了发动机FEAD-曲轴扭振系统的耦合模型.两系统之间的连接是通过曲轴前端的扭转减振器.扭转减振器的惯量环可为驱动FEAD的皮带轮,或独立.利用建立的模型,计算系统的固有特性,研究曲轴前端安装不同形式的扭转减振器时,FEAD对曲轴扭振的影响和FEA...     

基于ADAMS的连杆机构多体动力学仿真研究

以柔性连杆为研究对象,应用多体系统动力学对曲柄-滑块机构进行了仿真研究。基于ADAMS建立了机构的虚拟样机模型,利用动力学仿真得到高速、重载下连杆柔性对系统性能的影响;通过连杆的振动模态分析了系统性能变化的机理,并用有限元法对连杆的动应力分布进行了计算和分析,使得在结构设计阶段就可以预估机构的疲劳寿命,实现了机构的虚拟样机设计。     

基于非线性气弹耦合模型的风力机柔性叶片随机响应分析

为准确模拟柔性叶片在紊流风速下的气弹响应,研究叶片振动对气动载荷与气弹响应的反馈,构建包含多体系统动力学模型与气动模型的柔性叶片非线性气动弹性力学模型。在将细长柔性叶片离散为多刚体系统基础上,运用计算多体系统动力学理论和Roberson-Wittenburg的建模方法,结合叶素动量理论,采用Kaimal模型模拟脉动风速,建立风力机柔性叶片的气弹耦合方程。算例以美国可再生能源实验室(NREL)研制的5 MW近海风力机为研究对象,分析叶片的振动和叶根的挥舞与摆振力矩,研究柔性叶片振动对气动载荷影响。结果表明,叶片达到一定长度后,模拟风力机气弹响应问题时,其振动影响不可忽略。     

航空活塞发动机曲轴配重组件失效机理研究

某型飞机在使用过程中,多次发生配重组件破损,滚柱飞出而击伤发动机,严重威胁飞行安全.为分析配重组件破损的原因,基于配重的工作原理,分析了发动机油门快速操纵对曲轴扭转振动的影响,依据扭纵耦合理论,对滚柱冲击挡片的机理进行了研究,并完成了试验验证.建立了配重组件在冲击载荷作用下的有限元计算模型,并对配重组件进行了机械性能测...     

利用简谐扭振幅值诊断内燃机故障缸功率损失

依据内燃机曲轴扭转振动的基本理论，提出了一种利用实测曲轴扭振信号单谐次分量的幅值诊断内燃机故障缸功率损失的新方法，该方法能简便地估算出故障缸的停缸率。讨论了引起曲轴扭转振动的激振力矩，给出了简谐扭转振动角位移与对应简谐力矩的关系式。以某6135柴油机为对象进行了仿真计算和实验分析。研究结果表明，利用0．5谐次扭振位移幅值可以判断出内燃机故障缸的停缸率，验证了该方法的可行性和工程应用价值。     

诊断内燃机各缸作功均匀性的曲轴简谐扭振反算法

简要介绍了各种诊断内燃机各缸作功均匀性的方法及其局限性；依据内燃机动力学的基本理论，提出了一种利用轴系一个惯量的扭振信号多谐次分量反算内燃机各缸作功均匀性的新方法；详细推导和说明了该方法的基本原理；以某6L240柴油机为对象，进行了选用3个谐次的扭振简谐分量准确反算出各缸作功均匀性的仿真研究。理论分析和仿真研究表明．新方法只需以各缸停缸实验得到的扭振幅频特性参数为基础，利用一个惯量的扭振信号多谐次分量就可反算出内燃机各缸平均有效压力。方法简便准确，既不依靠轴系结构参数等较难获得的先验知识，又适用于内燃机轴系存在扭振的情况。     

某多用途货车传动系扭振试验分析与优化

某多用途货车加速行驶时,在发动机转速1200 r/min～1500 r/min范围内,传动系出现明显振动,影响整车NVH品质.针对此问题在传动系关键节点处加装传感器,对车辆6个前进挡在加速工况下进行扭振测试,由数据处理获得传动系各部位的角加速度振幅随发动机转速变化的关系.分析获得各部位振动的主要阶次,确定发动机2阶激励...     

内燃机轴系扭振主动控制系统研究

本文从理论上探讨了轴系扭振主动控制的多种形式，构造了以内燃机转速为参考输入的频域状态观测器，导出了满足控制目标最优的必要条件及相应的控制律，提出了一种新的主动控制扭振减振器的结构设计和工作原理，并在实际内燃机曲轴轴系上进行了实验，取得了优良的减振效果。     

曲轴非线性参数扭振问题的分叉理论解

本文在[9]的基础上将LS方法推广到一类Hi1l形式的非线性参数振动系统,并将其用于研究扭振系统的亚谐分叉解,得到了该系统的一些新的现象。考察了各个参数对分叉曲线的影响,为非线性扭振减振器的设计提供了新的分析方法。     

轮对径向质心偏离对纵向振动的影响

当轮对质心存在径向偏离时,会引发周期性粘着系数的变化,与剧烈的自激扭转振动,从而直接导致轮对产生纵向振动。轮对纵向振动与轮轨黏-滑振动相互耦合,破坏了机车稳定动力学性能。通过某新型机车的建模和数值仿真,计算和分析在不同的质心偏离和速度下,构架、轮对的纵向振动频率与车体垂向共振频率。并计算轮对粘着系数变化规律,分析机车垂向平稳性恶化的机理。结果表明当轮对存在径向偏心时,轮轨蠕滑力饱和产生动力学耦合,引起轮对的扭转振动和纵向振动,由此将通过构架与牵引装置的传递而恶化机车垂向平稳性。     

三线摆方程简化及其共振问题研究

对于广泛用于测定不规则刚体转动惯量的三线摆方法,讨论了其方程的适用性和避免共振的条件。通过对扭振方程的推导与分析,得出了扭振方程线性化的条件;揭示了三线摆结构参数、被测刚体惯性与几何参数与对方程线性化的影响。通过比较扭振频率与摆振频率,得出了二者耦合的条件。这种耦合将导致惯性参数测试试验失败。结合一个测试实例,具体分析了发生振动耦合时被测刚体惯性参数与系统设计参数之间的关系,由此进一步阐述了三线摆设计与应用中的注意事项。     

Rotational torsion fatigue failure of an engine driven fuel pump coupling

Between 2005 and 2007 serious flight safety concerns arose when a small fleet of single engine basic trainer aircraft experienced five critical failures of engine driven fuel pump (EDFP) couplings, and a further instance of a cracked coupling. Consequent investigations showed that the coupling fractures were likely to have been caused by a combination of reverse torsional loading and bending. Engine ground runs were then carried out to evaluate linear and torsional engine vibration levels in the drive train affecting the fuel pumps. Analysis of the vibration data indicated that engines, which had caused pump‐coupling failures exhibited high‐amplitude torsional vibration at certain power settings. The excessive vibration level was eventually attributed to detuning of the crankshaft counterweight dampers. This investigation resulted in a change to the maintenance practises on the aircraft in question and no fuel pump failures have occurred since December 2008.