基于非线性多体动力学和有限元法的柴油机曲轴动态强度分析

为更准确地分析曲轴在运行工况下的动力学响应特性,采用Pro/E 3D软件对CA4D32柴油机曲轴、轴承等部件进行三维实体有限元建模,并将模型导入非线性多体动力学分析软件AVL Excite,添加连接单元,建立轴系非线性多体动力学模型,计算了一个工作循环的主轴承载荷变化.将非线性多体动力学轴系位移量计算结果作为曲轴三维实体有限元精细模型的载荷边界条件,完成了一个循环曲轴动应力计算.结果表明,与刚性体的分析方法相比较,采用非线性多体动力学分析方法可获得更接近实际的有限元模型的载荷边界条件,提高了曲轴强度的计算精度.     

内燃机主轴承弹性流体动力润滑计算分析

建立了内燃机主轴承弹性流体动力润滑计算的数学模型和有限元模型.依此模型,对某四缸柴油机的5个主轴承进行了计算,分别算出其在一个工作周期内的油膜压力、油膜厚度、摩擦功耗和轴心轨迹.通过对计算结果的分析表明,第3号主轴承所受到的载荷最小,平均油膜厚度最小,平均油膜压力和摩擦功耗最大.第3号主轴承的润滑状况不佳.应对其进行摩擦学优化设计.     

柴油机曲轴系多体动力学仿真分析

基于虚拟样机技术,结合有限元法(FEM)和多体系统仿真(MSS)方法,对柴油机曲轴系进行多体动力学仿真分析。首先建立了包括曲轴柔性体以及活塞连杆组等刚性体在内的三维实体曲轴系多体动力学模型,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,得到柴油机主轴承载荷和活塞侧推力等数据。研究结果表明,柔性多体动力学仿真分析结果与实际情况基本相符,可以很好的描述曲轴系动力学特性,从而为内燃机整机振动、噪声分析提供可靠的边界条件。     

基于有限元和多体动力学的柴油机支座作用力的计算

以16缸某型柴油机为研究对象,利用三维实体有限元法和非线性多体动力学计算柴油机对支座的作用力.在有限元软件中建立曲轴和机体的有限元模型,采用子结构法缩减导入AVL-EXCITE中,建立多体动力学模型,定义柴油机参数以及外载工况等,然后模拟柴油机在1000r/min转速下进行两个工作循环,计算四个支座的作用力,并与实测试验数据进行分析比较,证明了该分析方法具有合理性,仿真结果对柴油机机体和支座的结构设计具有一定的参考性.     

曲轴系柔性多体动力学与动力润滑耦合仿真

以建立内燃机曲轴系统更精确的动力学模型为目的,利用ADAMS建立了曲轴系柔性多体系统动力学模型,并联合使用ADAMS和EHD(弹性流体动力学)用户定义子程序建立了油膜流体动力学模型,进行了曲轴系柔性多体系统动力学与油膜动力润滑的耦合仿真,将不计入油膜作用时的多体系统动力学仿真结果与计入油膜作用时的耦合仿真结果进行比较.同时,得到了曲轴主轴承轴心轨迹,并分析了入口压力、入口温度、发动机转速和负荷对轴心轨迹的影响.     

柴油机活塞缸套摩擦副润滑和多柔体动力学耦合特性

为研究四冲程车用柴油机活塞-缸套摩擦副的动力学及润滑特性,提出了一种新的活塞-缸套摩擦动力学耦合模型.模型中采用绝对节点坐标公式(ANCF)描述活塞-连杆-曲轴多柔体动力系统,采用平均雷诺方程和微凸体接触理论描述混合润滑模型,基于商用软件结合二次开发程序实现仿真计算.对活塞缸套摩擦副的润滑动力学计算分析表明,由于缸内压力和活塞敲击作用,缸套会产生最大值为23.6μm的瞬时变形.与刚体模型相比,考虑部件的弹性变形不仅会使活塞横向位移增加40%,还会使得活塞润滑域出现油膜压力的局部集中.另外,柔体模型的循环平均功耗更小,与刚体模型相比相差17.7%.     

双缸柴油机曲轴主轴承弹性流体动力润滑分析

运用AVL EXCITE PU软件建立双缸机柴油机曲轴主轴承弹性流体动力润滑计算模型,计算分析了发动机最大扭矩转速下主轴承受力、最小油膜厚度、最大油膜压力、轴心轨迹等。结果表明,该双缸柴油机主轴承润滑良好,最小油膜厚度、最大油膜压力均在限值以内,符合设计要求。     

机体弹性变形对主轴承润滑特性的影响

为揭示机体弹性变形对曲轴主轴承润滑特性的影响,在考虑整机体和曲轴弹性的条件下,建立发动机曲柄连杆机构多柔体动力学模型,耦合基于质量守恒边界条件的广义雷诺方程和Greenwood/Tripp接触模型,分析机体弹性变形对曲轴主轴承润滑特性的影响。结果表明:与刚性机体相比,计入机体弹性变形后,各主轴承的润滑特性随曲轴转角的变化趋势与将缸体处理为刚性时基本一致;润滑油平均端泄量和总摩擦功耗在一个工作循环内均变化较小;润滑油最小油膜厚度、最大油膜压力和轴承的最大粗糙接触压力在一个工作循环内的某些时刻变化明显。     

柴油机曲轴主轴承THD模拟计算研究

针对重载滑动轴承中温度对轴承润滑特性的显著影响，对柴油机曲轴主轴承进行了THD模拟计算研究，将雷诺方程，能量方程和热平衡方程结合起来，对动载轴承动压流体润滑油膜进行了热平衡计算，并在此基础之上进行了轴心轨迹的计算。对计算结果显示出轴承的几何形状，润滑油类型和进口油温均对轴承润滑特性有很大的影响。     

基于多体系统传递矩阵的柴油机配气系统动力学分析

利用多体系统传递矩阵分析柴油机配气系统的动力学特性,推导基于多体系统传递矩阵的动力学模型建模过程,建立了配气系统基于多体系统传递矩阵的单质量和二质量动力学模型.为检验该方法建模的有效性,以某柴油机配气系统为例,将以新方法建立的多体系统传递矩阵模型与多刚体系统动力学模型、GTSUITE建立的多柔体动力学模型进行比较.实验表明,多体系统传递矩阵模型较多刚体系统动力学模型对于气门的升程曲线、丰满系数等参数的计算值误差更小,且求解更简便;较多柔体动力学模型建模更方便、快捷.     

ATV技术在SF480型柴油机机体结构声辐射预测中的应用

结合有限元法(FEM)和边界元法(BEM),采用虚拟样机技术对内燃机噪声辐射的频域特性进行预测分析.其步骤为:用有限元软件ANSYS进行结构动态特性分析;建立机体、曲轴和连杆、活塞等组成整机多体动力学模型,求解传递给机体的各种激励力;采用声学分析软件SYSNOISE建立机体的边界元模型,分析其表面振动速度与声场间的声学传递向量(ATV).研究结果表明:在额定工况下,其机体裙部是主要噪声辐射部位;辐射声功率级较突出的峰值频率与整机固有频率基本对应,在中高频段其噪声辐射效率比低频段的高.     

内燃机曲轴扭振多体动力学分析

基于虚拟样机技术,采用结合有限元法(FEM)的多体系统仿真(MSS)方法对汽车发动机曲轴进行扭转振动分析。建立了包括柔性体曲轴在内的内燃机曲轴系统的多体动力学模型。根据多体动力学进行模拟仿真计算,分析了内燃机曲轴扭振的特点。     

双列深沟球轴承刚柔耦合多体接触建模与振动特性研究

在研究双列深沟球轴承各组件之间动力学关系的基础上,基于弹性流体动力润滑理论和赫兹接触理论,利用多体动力学分析软件ADAMS,结合有限元分析软件ANSYS柔性化处理,建立了双列深沟球轴承刚柔耦合多体接触动力学仿真模型.综合赫兹接触刚度和润滑接触刚度的影响得到双列深沟球轴承等效刚度.分析了不同荷载、转速、油膜厚度对双列深沟球轴承振动特性的影响,结果表明,合适的荷载可抑制双列深沟球轴承振动;转速的增加可加剧振动;随着油膜厚度的增大,振动先减小后增大.研究结果为双列深沟球轴承结构优化设计、减振降噪和运行状态监测提供了参考依据.     

基于区域抑制的V型柴油机机体结构简化及主轴承座强度分析

针对某V型柴油发动机,对其进行了机体模型的简化与主轴承座的强度分析。首先使用区域抑止的模型简化方法,提出一套针对柴油机机体模型的简化方案,对机体模型上复杂的区域进行简化,以获取相应的简化模型。然后,在Abaqus软件中对柴油机机体原模型与简化模型通过施加相同的边界条件与载荷进行主轴承座的结构强度有限元分析,以获取相应的应力应变数据。对比原模型与简化模型的机体与主轴承盖的最大主应力和主轴承孔变形的情况下,获得误差在5%以内的简化模型。     

切换凸轮型线VVT机构的结构强度

切换凸轮型线VVT机构通过高、低速摇臂的切换来实现不同转速的气门升程控制和正时系统.采用多体动力学的方法,仿真分析高、低速摇臂在切换前后的动力学特性,并将其作为有限元分析的边界条件,施加于切换前后高、低速摇臂和活塞上,从而进行结构分析.计算结果显示,高、低速摇臂满足设计要求,切换活塞的尺寸偏差不影响VVT机构的工作.     

并联机构转动副滚动轴承静刚度参数辨识

以新型五自由度完全并联机构的一组滚动轴承支撑单元为研究对象,利用多体系统传递矩阵法、有限元法及实验法深入研究其静刚度预估问题,提出一种滚动轴承的静刚度参数辨识流程/方法.首先,将滚动轴承支撑单元等效为多柔体系统,借助传递矩阵法建立其静刚度参数与结构模态参数间的映射关系;其次,借助实验模态分析法确定滚动轴承支撑单元的固有特性,通过比对系统固有频率和振型,确定滚动轴承支撑单元的静刚度参数;最后,将辨识出的静刚度参数代入滚动轴承支撑单元有限元分析模型,将仿真结果与实验结果相比较,以验证静刚度辨识方法的有效性.研究表明,这种滚动轴承静刚度参数辨识方法精度较高,为含转动副并/混联构型装备的静刚度优化设计提供了理论依据.     

内燃机多连杆机构的多体动力学分析

对提出的一种多连杆机构内燃机,采用Pro/E 3D软件进行实体建模,运用机械系统动态仿真程序ADAMS和有限元分析软件ANSYS相结合,分别采用柔性体和刚性体两种不同方法对主要杆件进行了多体动力学仿真与对比分析.结果表明,较之刚性体的分析方法,柔性体方法能够获得更准确的仿真分析结果,可以更精确地了解杆件在实际运动过程中的动力学参数和动态行为,从而获得更接近于实际的有限元分析受力边界条件,提高系统仿真精度.     

复杂空间分支轴系横向振动特性分析

利用有限元法分析复杂空间分支轴系的横向振动。针对某型发动机的结构特点、连接关系,将其简化为一种复杂的空间分支轴系,建立有限元模型。在此基础上进行模态分析,并进一步计算轴承刚度、轴承阻尼对整个系统横向振动特性的影响,分析参数变化对轴承传递率的影响。为某型发动机减振设计提供了理论基础。