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。     

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.     

内燃机系统动力学与油膜动力润滑的耦合分析

在进行内燃机活塞－连杆－曲轴系统的多体系统动力学分析中考虑了曲轴主轴承和连杆两端轴承的流体动力润滑作用，建立了内燃机系统动力学与流体动力润滑耦合作用下的动力学分析模型，通过机械系统动力学分析软件AMAMS和自行编写的计算流体动力润滑程序之间的连接调用，进行了系统动力学与流体动力润滑耦合作用下的动力学分析，分析结果表明：在内内燃机活塞－连杆－曲轴系统动力学分析中考虑油膜动力润滑作用后缸体的动态受力峰值降低，润滑油膜的动力耦合具有使缸体各部位受力趋于均匀化的作用，以不考虑油膜动力耦合作用的动力学分析作为设计依据的零部件设计具有过大的安全裕度，在内燃机零部件设计时考虑摩擦学与系统动力学的耦合是非常必要的。     

双连杆内燃机三维参数化建模与仿真

以双连杆内燃机为背景,采用基于底层语言(VC 6．0)与大型软件包(PrO／Engineer)二次开发相结合的开发模式,研究了内燃机装配仿真系统的总体结构,并建立了1126内燃机参数化模型．在此基础上,运用多体动力学的方法对内燃机曲柄连杆机构进行了动态仿真分析,得到了活塞的升程、速度、加速度变化规律,为内燃机的设计改进提供了重要依据。     

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.     

变容量涡旋压缩机曲轴系统动力特性分析

针对变容量涡旋压缩机传动系统的动力特性问题,基于变容量涡旋压缩机的总体结构和工作原理,建立变容量涡旋压缩机曲轴系统的动力学模型,利用多体动力学理论和有限元方法,对曲轴系统进行多体动力学分析,得到不同转速下曲轴曲柄销受力载荷和主副轴承受力载荷等.分析曲轴系统在变载荷情况下的变形和应力状态,结果表明:在不同转速下,曲轴系统最大变形发生在动涡盘连接的部分和与电机连接的部分,最大应力集中出现在曲轴和动涡盘相连接的曲拐部位.     

基于OpenMP和Pardiso的柔性多体系统动力学并行计算

为加快大型、复杂柔性多体系统的动力学仿真的速度,对多体系统动力学的并行算法进行研究。首先分析了微分代数方程(differential algebraic equations,DAEs)在数值计算求解过程中主要的计算量。据此,提出采用OpenMP并行计算系统的刚度矩阵、右端项和采用并行的稀疏线性方程组求解器Pardiso对线性方程组进行求解的并行策略。将这两种并行策略应用到自主开发的柔性多体系统动力学软件THUSolver中,实现了对多体系统动力学的并行计算。通过两个工程算例的仿真得到并行的加速比和计算效率,结果表明:采用的两种并行策略都有很高的计算效率,能大幅提高多体系统动力学仿真的速度。     

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.     

汽车发动机曲柄连杆机构动力学分析

利用柔性多体动力学方法建立了基于ADAMS软件平台的发动机曲柄连杆机构动力学仿真分析模型。并根据所建立的模型，对某汽车D6114B发动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，得到考虑曲轴柔性时的曲轴主轴颈、连杆轴颈载荷、活塞、连杆等惯性力以及发动机的输出特性。为发动机曲柄连杆机构的设计与改进提供了重要依据。     

并联机器人多柔体系统协同建模与动力学仿真

基于协同的思想,提出了一种对机构的多柔体动力学进行建模和仿真的方法.以多体系统动力学为基础,建立了柔性机构的空间动力学方程.利用多体动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS建立了3-TPT型并联机器人的多柔体动力学仿真模型,并对所建立的模型进行了动力学仿真研究.为了更加准确地说明分析结果,分别将刚性体和柔性体仿真结果进行对比,结果表明:由于杆件的柔性特点,其受力表现出了高度的非线性,这与实际相符.多柔体系统的仿真结果能更真实、准确地反映出并联机器人的实际运动特性,能够更准确地预测机构性能.这种方法为并联机器人的设计和优化提供了一种有效的分析方法.     

高转速汽油机扭振计算问题

目前，汽油机正朝着高转速，大功率，低噪声，轻型化方向发展。因此，对汽油机扭转振动特性的研究变得越来越重要。曲轴扭振过大，不仅会引起曲轴扭转疲劳破坏，而且也是产生发动机噪声的主要原因之一。在曲轴前端安装扭振减振器是减低曲轴系扭振的有效方法。本文结合４８６Ｑ型汽油机的扭振测试分析和计算对其扭振特性及橡胶减振器参数进行了研究，并提出一种减振器的优化设计方法。     

基于瞬时动能等效的曲轴系变惯量扭振研究

研究往复运动件变惯量下的曲轴系自由扭振特性. 基于瞬时动能等效原则,提出了单缸变转动惯量的精确求解方法;建立了单、多缸曲轴系统自由扭转振动微分方程,并对系统的扭振特性进行了理论分析;对某一多缸柴油机曲轴系进行了考虑变惯量下的自由扭振数值计算. 结果表明,变惯量的引入会对曲轴系的固有频率、临界转速、扭转角位移等系统扭振特性产生较大的影响.     

曲轴扭振减振器特性参数检测系统

研究一种曲轴扭振减振器特性参数的计算机检测分析系统,该系统以强迫振动的幅频特性为基础,根据最大振幅点与１／２最大振幅点的幅频关系得出减振器特性参数（自振频率ｆ０、阻尼比ζ）的计算公式,通过激振器激励扭振减振器振动并采集减振器的响应数据,计算得出减振器的特性参数,试验结果表明,该系统能准确测定减振器的振动特性参数,为减振器生产中的质量控制提供准确的技术参数,用Ｂ－Ｋ信号分析仪对检测结果进行验证表明,该系统检测结果精确可信。     

单缸熄火时发动机曲轴系统扭振特性研究

利用系统矩阵法求解了发动机曲轴扭振系统的强迫振动特性,并对发动机单缸熄火时扭振系统的激励力矩进行了简谐分析.以某直列6缸发动机曲轴系统为例,分析比较了该系统在发动机正常发火和单缸熄火时额定转速下和工作转速范围内的扭振特性.结果表明,单缸熄火时,系统扭振以低谐次为主.扭转角位移显著加大,而附加扭转应力变化不明显.     

曲轴扭转振动导致的内燃机噪声

为了进一步探讨内燃机噪声与曲轴扭转振动的关系，在对活塞、曲柄、连杆机构的动力学和试验研究的基础上，探讨了曲轴扭转振动共振时，将导致部件的相互作用加剧，增大结构的噪声，还指出，当曲轴有扭转共振时，扭振减振器可有效地降低噪声，通过对发动机机体的动态设计，使机体有合理的振型和固有频率，以及优化活塞与缸套的配合是降低曲轴振动与机体辐射噪声的重要措施。     

CVT刚性联接发动机曲轴轴系结构的扭振分析

因非道路车辆的特殊结构和成本限制,提出四缸柴油发动机中采用CVT刚性联接曲轴轴系结构。阐述了该新型结构的特征和工作原理,建立了四缸柴油发动机离合式曲轴计算模型和CVT刚性联接曲轴计算模型。通过曲轴前端实验,证明了所建模型和模型参数确定方法的正确性。求解所有计算模型,并对结果进行对比分析。结果表明,CVT刚性联接使曲轴轴系振动波动加大,减振器耗散能增加,各阶共振峰值对应转速低减。对曲轴各拐剪切应力幅度的影响不大,但有高转速工况降低而中低转速剪切应力幅值增加的普遍趋势,CVT端的扭振振幅和剪切应力较大些。综合研究得出结论:非道路车辆低速四缸柴油发动机可以采纳CVT刚性联接曲轴轴系结构。     

航空活塞发动机曲轴系统扭转振动研究

以Lycomig-IO-360航空活塞发动机为研究对象,建立了曲轴系统扭转振动的计算模型,并进行了扭转振动特性计算。针对相同进气压力不同转速和螺旋桨变距两种工况,分析了曲轴系统的扭转振动响应。研究结果表明,相同进气压力时,转速越高曲轴系统扭转振动越强,低进气压力高转速会引起扭转振动显著增强;转速不变而螺旋桨变距会改变曲轴系统的扭转振动,桨距越大扭转振动越强。     

Multi-body dynamic simulation research on the influence of piston engine crankshaft thrust bearings abrasion①

Fault diagnosis studying on piston engine , crankshaft and gearbox is focused in this paper .The thrust bearing abrasion caused by axial movement of the crankshaft will affect the force of timing gears and oil pump gears , which will result in the fracture of gears , abnormal ignition, connecting rod cracking and collision of cylinder .Simulation based on CREO software is done to build three-di-mensional models of crankshaft and gears of a WP 10 diesel engine .The models are imported into ADAMS to complete multi-body dynamics simulations .The force analysis of gears in different kinds of axial movements is finished and variations rules of gear dynamic load is obtained .The presented results show that the crankshaft axial movement can cause overload and vibration on gears .Com-bined with the realistic case data , the fault feature through simulation research is validated and early warming parameters of gear fault are proposed .     

降低柴油机噪声的措施及评价

对一台多缸柴油机进行噪声源识别及各种降噪措施和降噪效果的评价．通过表面振动识别,找到了噪声辐射的主要部件,并通过近场扫描加以验证．针对现有柴油机的燃烧状况,对供油提前角进行了调整,降低了燃烧噪声．通过加装扭振减振器,使得曲轴扭振明显减小,整机噪声下降了1．5 dB(A)．改进油底壳和加装橡胶减振垫使柴油机辐射噪声分别降低了0．85 dB(A)和0．4 dB(A)．综合以上各种方法,使得柴油机整机噪声水平降低了 2 dB(A),低于国家标准要求,说明所采取的降噪措施切实可行．