某新型汽油发动机曲轴系多体动力学仿真

针对某新型汽油发动机的曲柄连杆机构,在MSC Adams软件中建立曲轴系多体系统动力学模型,并进行多体动力学分析,得到曲轴前后端相对扭转角位移、曲轴扭转应力和曲轴名义弯曲应力等参数,分别作为校核曲轴扭振和计算曲轴强度安全系数的输入条件.

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第l 5卷增刊 2 0年 9月 06 文章编号： 10 .8 12 0 )2 0 1 .3 0 60 7 f0 60 .2 90

计算机辅助工程 COM P UT ER DED AI ENGI ERI NE NG

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某新型汽油发动机曲轴系多体动力学仿真 余波，周舟，张磊 4 12 ) 0 1 0 (长安汽车股份有限公司，重庆

摘

要：针对某新型汽油发动机的曲柄连杆机构，在 MS dms C A a软件中建立曲轴系多体系

统动力学模型，并进行多体动力学分析，得到曲轴前后端相对扭转角位移、曲轴扭转应力和曲轴名义弯曲应力等参数，分别作为校核曲轴扭振和计算曲轴强度安全系数的输入条件. 关键词：曲轴；多体动力学：MS dm CA a s 中图分类号：T 4;T 3 1 K 4 P9. 9文献标志码：A

M u t— d y t m n m i sS m ul to f libo y S se Dy a c i— ai no

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0引言 曲柄连杆机构是内燃机中运动件的核心机构之一，其中曲轴的设计是非常重要的环节.现今对于发动机曲轴的设计，一方面要控制曲轴系的 扭振，减小发动机的振动和噪声；另一方面要提

其中曲轴前后端相对扭转角位移可作为评价曲轴扭振大小的依据，曲轴扭转应力和名义弯曲应力可作为进一步计算曲轴强度安全系数的主要输入 条件 .

1分析方法 11分析方法 .

高曲轴的强度储备和安全系数.为了在发动机设 计的早期对产品的结构和性能进行有效的预测和控制，在某款汽油发动机的开发过程中，针对曲

曲轴可简化为如图 1所示的弹簧质量子系统，与简化成刚体的活塞组件、连杆组件、飞轮等共同构成多体动力学模型；整个发动机曲轴系在汽缸的气体爆发压力作用下产生相互运动和各

轴系进行了多体动力学仿真，得到整个系统在不 同发动机转速下的运动规律和动力学特性. 通过在 MS dms C A a软件中建立曲轴系多体

种作用力，多刚体各部分的质量、将惯量、刚度、 阻尼参数进行合适的设定，通过建立动力学方程并计算求解，得到各特征点处的广义力；然后结

系统动力学模型，并进行曲轴多体动力学计算， 可以得到主要关心的 3个计算结果：曲轴前后端

相对扭转角位移、曲轴扭转应力和名义弯曲应力

合扭转应力和弯曲应力计算公式得到曲轴前后端

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