发布时间 : 星期四 文章基于虚拟样机技术的内燃机动力学性能研究_学位论文更新完毕开始阅读14063e25001ca300a6c30c22590102020740f2d0
河南理工大学2011届本科毕业设计论文
式小型单缸无连杆汽油机及压缩机。安徽工学院于80年代末期研制的偏心轮滑块式无连杆发动机具有结构简单紧凑、零部件少、运转平稳等优点。
两角转子机构是在三角转子的基础上发展起来的，它取消了曲柄连杆机构，也不用三角转子内燃机中的行星齿轮机构，所以结构更紧凑、重量体积更小、零部件更少，特别适用于轻型内燃机及一些特殊场合，有很高的应用价值。
此外，江苏丹阳华源行星动力有限公司的钱国川等人近年来对R190型柴油机的平衡机构进行了不断的改进。在S195双轴平衡装置的基础上简化了传动机构，在曲轴的轴柄臂上附加两块平衡块以平衡旋转质量产生的离心惯性力，过量部分转移一部分一级往复惯性力。
1.3发动机虚拟样机开发的意义
1.3.1应用虚拟样机技术适应市场需求的变化
在当今日趋激烈的全球化的市场竞争中，发动机生产企业要想求得生存与发展，也必须满足市场所提出的T、Q、c、S要求，即以短的周期(Time)，高品质的产品(Quality)，较低的成本(Cost)和优良的服务(Service)来赢得用户．针对变幻不定的市场需求，企业必须具有对市场变化作出快速反应的能力，作为产品开发重中之重的设计阶段也必须具备高时效性的特点。
虚拟样机在发动机设计、制造的全过程中都可发挥重要作用，参与从初始概念设计直到最终成品制造全过程。在制造之前，虚拟样机可用来确定带式输送机的外形，检查设计规划和工作进程，支持方案可行性分析、进行装配和人体工程学的研究。在带式输送机开发的投入期，应用虚拟样机技术能缩短设计周期，节约设计经费．在带式输送机产品制成之后又可以进行虚拟样机仿真实验，代替物理样机实验进行子系统及参数的优化．当带式输送机进入衰退期，利用原有的数字虚拟样机可以修改原型。实现发动机产品快速创新设计．
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1.3.2 发动机虚拟样机技术的研究目的和意义
（1）传统的机械设计一次成功率很低，其主要原因之一就是设计方案的优劣基本上要等到产品样机试制完成并经考核后才能确认，如果这时发现设计方案不符合要求，就必须改动设计重新试制，会造成很大的浪费和拖延产品开发时间。通过应用机构运动学、动力学模拟以及产品的性能模拟就有可能从根本上改变这一状况，从而提高设计效率、缩短产品开发周期、提高市场竞争力。
（2）在模拟的过程中可以观察机构的运动规律、分析机构的惯性力平衡问题等，并借鉴国内现有的该领域分析方法的计算结果与本文的模拟结果相比较，验证该分析方法的先进性。
（3）在产品设计阶段，利用参数改变来实现工作机构性能改善，使机构惯性力平衡达到最优化，从而提高效率、降低成本。
1.3.3 发动机虚拟样机技术的研究步骤和方法
ADAMS软件是美国MSC．Software公司开发的一款机械系统动力学仿真分析软件，在机械产品开发过程中结合其他三维设计软件，可以方便地实现虚拟样机试验分析，在内燃机虚拟样机技术中应用比较广泛，但是，由于ADAMS实体造型功能较弱，对于象内燃机这样较复杂的机械系统，零部件的几何外形不规则，利用ADAMS三维建模就不容易实现，且ADAMS需要的许多参数就无法精确的确定，所以往往得不到正确的结果。因此，常用的分析方法是将专业的CAD建模软件和专业的动力学仿真软件联合进行。
本文中我们首先利用Pro/E软件建立S195柴油机曲柄连杆机构的三维实体模型，对模型设置质量参数，并进行装配，然后利用Pro/E和ADAMS的接口模块MECH/Pro生成刚体，并对对装配体添加相应的约束和标记，然后将定义好的刚体传递到ADAMS/View环境下，再添加复杂的约束和力等，来进一步完善模型。当模型建立好
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后，对模型进行仿真分析，然后与实际情况进行比对，验证建立模型的正确性。如何模型完全是实际情况相符，即可进行下一步的仿真分析，如果以实际情况不符，则回头检查错误修改模型。
其次， 在多刚体动力学模型建立好之后，将曲轴模型导入到模型修补软件中，对曲轴进行拓扑修复，修补成功后导入到ANSYS中，在ANSYS中完成单元，实常数、材料等内容的定义，然后划分单元网格、定义外部节点。进而生成ADAMS生成柔性元件的mnf模态中性文件。在输出mnf格式的中性文件之前，必须进行质量、载荷等验证操作，以保证文件中所包含的数据的可靠性。
最后，利用ADAMS中嵌入的ADAMS/Flex模块，将柔性体模型导入到ADAMS中替换原来的刚性体，就得到了S195柴油机得多柔体动力学仿真模型，然后通过模型检查，没有错误信息就可进行多柔体动力学仿真分析了。研究分析的步骤如图1-3所示。
图1-3发动机多体动力学仿真分析步骤
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