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原文传递发动机曲柄连杆机构建模与仿真

论文题名：	发动机曲柄连杆机构建模与仿真
关键词：	发动机曲轴;连杆机构;动力学性能;虚拟样机技术
摘要：	发动机曲轴是发动机中最重要的部件之一，它承受复杂、交变的冲击载荷，是发动机设计的重点和难点。传统设计、分析方法的简化难以满足实际的需要，而多体动力学和有限元法的发展使得较精确地分析曲轴动力学响应问题成为可能。　　本文探讨用虚拟样机技术，通过多体动力学仿真手段对发动机曲柄连杆机构动力学性能进行了研究。应用CATIA软件和多体动力学仿真软件ADAMS，有限元分析软件ANSYS，构造了一个柴油机曲轴轴系(曲柄连杆机构)的虚拟样机模型。在几何建模的过程中，简化能够增大计算量但却不会影响求解精度的细小特征。采用IGES格式作为CAD和CAE软件信息传递标准。选择ANSYS作为有限元模态分析软件，用Lanczos法对曲轴进行了模态分析，得到了曲轴的固有频率和振型。基于这个虚拟样机模型，用ADAMS软件进行了运动学、动力学分析，计算出各构件在任意时刻、任意位置的运动规律(位移，速度，加速度等)和构件间的作用力，得到了发动机工作过程中作用在曲轴上的动态载荷，运用有限元分析软件对曲轴进行较为精确的应力、变形分析，从而得到曲轴在整个工作行程中的响应，并给出了动态仿真过程。从而可以找到曲轴工作时的危险部位，为曲轴优化提供了借鉴。本文主要研究了在不考虑摩擦阻力和作用在发动机曲轴上的负载阻力的影响情况下，用机械系统仿真软件ADAMS研究曲柄连杆机构的运动学规律和动力学规律，用有限元分析软件ANSYS对曲轴进行精确动力学响应分析。研究结果表明，利用虚拟样机技术，结合有限元分析手段可以完成发动机曲轴的动力学响应分析工作，获得了很好的仿真结果，同时对于发动机曲轴的改进设计，提高发动机设计水平及提高发动机整机性能有着重要意义，是既经济又有效的科学化手段。
作者：	郝宝林
专业：	车辆工程
导师：	盖玉先
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工业大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文