内燃机曲轴轴系多体动力学分析

内燃机曲轴轴系多体动力学分析

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文章编号：0 2— 8 6 20 ) 6— 0 7— 4 10 6 8 (0 6 0 00 0

内燃机曲轴轴系多体动力学分析 王才峄，小莉，迅，盛俞周祝 (江大学，江浙浙杭州 302 ) 10 7

摘要：于虚拟样机技术，用结合有限元法 ( E的多体系统仿真 ( S方法对汽车发动机曲轴进行扭转振动分析。基采 F M) MS ) 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 C据多体动力学进行模拟仿真计算，计算值与实测 t根将值进行对比分析，现仿真结果与实测结果吻合较好。并由此模型对发动机采用停缸系统时的扭振特性进行模拟，析发分了计算结果，出了较好的停缸方案。提

关键词：内燃机曲轴轴系扭振

多体动力学停缸

AA D MS

M u t b dy Dy a is An l ss o r i n l Vi r t n o n e n lCo b s o g n a k h f s m b y l - o n m c a y i n To so a b a o fI t r a m u t n En i e Cr n s a tAse i i i l W A a iY a , HOU X n, HU S e g NG C i, U Xio l Z y i u Z h n

A s a t B s gm l—o yss m s l i ( S )m to, o bn dw t nt e m n a a s ( E,t r o a v— b t c: yu i ut b d yt i a o M S eh d c m ie i f i l e t n l i F A) h t s n i r n i e mu t n hi e e ys eoi l ba o f uo o v n ieca k hf i a a z i p pr b sdo ev ta po tp g V )t h o g .T em l—o yd— rt n o a tm t ee gn rn s a l e i t s a e, ae nt i u l rt y i ( P e n l y h u i d y i i ts n y d nh h r o n c o tb n mis mo e o h r ks a tas m by i l d n e i e ca s f i sa ls ed.Th e ut fte smua in a efun Oc i cd a c d 1f rte c a n h s e l ncu i gf xbl rnk hat

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K yw rs t r kh t se byo teit nl o b so n n;os nl i a o;m l—oyss m s uai;ctn e od: eca sa sm l f h n ra cm ut ne g e t i a v rt n u i d yt i lt n u i h n f a e i i ro b i tb e m o tg O tc ln ro rto U yide pea in;ADAM S

1前言 内燃机研究与制造行业层出不穷的新技术在逐渐满足了低能耗、低排放、噪声目标的同时，对内燃机结构低也的可靠性设计和振动控制提出了更高的要求，中内燃机其曲轴轴系的扭转振动问题也日益突出。同时，场的要求市 使汽车技术必须对 N H( os, bai n asns ) V N i Virt na d H r es e o h

所采用。近几年来，由于理论与计算机技术的发展。出又

现了一种结合有限元法 ( E的多体系统仿真 ( S ) F M) M S方 法对汽车发动机曲轴进行扭转振动分析的方法。

2曲轴轴系扭转振动分析模型 曲轴扭转振动的多体系统动力学分析模型主要包括

曲轴的柔性体模型，活塞组件、连杆组件以及飞轮和皮带轮的刚体模型，各构件间的连接副以及作用于系统上的外 力。下面分别介绍各部分的建模方法， WD 1以 6 5型发动 机为例进行分析。 2 1曲轴轴系三维模型建立 .

标准予以足够的重视。在这一背景下，追求扭振理论的进 一

步完善，寻求新的扭振解决方法势在必行。 有关轴系扭转振动的理论分析、算和数值解法等问计

题的研究，在已有比较完整的方法。目前轴系振动所采现用的模型一般分为集中质量模型 (

即离散模型 )分布质和量模型 (即连续模型 )。集中质量模型虽然计算量小，但模型简化工作量大，高阶频率的振动计算误差很大。实对 际中的振动系统具有连续分布的刚度和质量，称为分布故

首先从发动机生产厂家获得曲轴、塞、活连杆、飞轮、

皮带轮、减振器等相关的零件参数，以及各个零件的三维 模型。然后在 U G中，从厂家那里得到的零件三维模型把 装配起来，以方便以后导入到 AD AMS中。 2 2曲轴轴系多刚体模型建立 .

参数系统或连续系统。由于大多数机械轴系均可分为圆 直轴，用连续分布系统模型代替离散系统模型进行轴系的振动计算，可直接根据轴系的几何形状建立更准确和直观

在U G中将内燃机曲轴轴系各个零件装配完成之后， 便可将曲轴轴系的三维模型导入到 A AMS中生成相应 D的实体图形。

的阶梯轴连续体模型，仅模型与实际情况更加吻合，不而 且节省了当量系统简化过程，大幅度提高了计算精度。但当遇见复杂轴系时，要对其进行阶梯轴系的简化过程。还 与此同时，随着计算机技术的日益提高，一种新的计算方法有限元法 ( E闪其良好的适用性而被越来越多的人 F M)

随后根据轴系各个零件间的实际运动关系将运动副 简化成 AD MS中的理想约束。其中，塞销与活塞、 A活活塞销与连杆小头、杆大头与曲柄销简化成铰链约束；连活塞和气缸套间简化为滑动约束，不考虑气缸套的弹性变形

作者简介：才峄 (9 1 )浙江大学机械与能源学院动力机械专业硕士研究生。王 j8一， 收稿日期：06— 2 0 5—1 2

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