本文關鍵詞：發(fā)動機曲軸扭振仿真及振動控制研究　出處：《中北大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 曲軸軸系 扭轉(zhuǎn)振動 多體動力學 振動控制

【摘要】：發(fā)動機作為主要的動力機械之一,廣泛應用于船舶、汽車、機車等交通工具和工程機械。隨著發(fā)動機動力性、可靠性要求的不斷提高,發(fā)動機曲軸系的工作條件也更加苛刻,其強度、振動等問題也因此變得更加突出和重要,并逐漸成為發(fā)動機仿真分析和設計計算的重點和難點。傳統(tǒng)的發(fā)動機設計和分析方法難以滿足實際的設計需要。所以本文運用三維建模技術、有限元法和多體系統(tǒng)動力學仿真技術等先進方法和技術對發(fā)動機曲軸系統(tǒng)的動力學和扭振特性進行仿真分析,并對扭振減振進行了深入的研究,具體的研究內(nèi)容如下:1、利用Catia軟件對曲軸系的主要零部件進行了三維實體建模,其中包含曲軸、連桿、活塞、飛輪等,并完成了自底向上的虛擬裝配。并利用有限元軟件的模型分析功能確定了所建立實體模型的材料特征參數(shù)和質(zhì)量特征參數(shù);然后將建立的的三維實體模型體導入到ADAMS軟件里,并且在零部件間施加適當?shù)募s束,最終得到多剛體動力學分析模型。2、利用有限元分析理論,研究了兩種發(fā)動機飛輪不同處理方式對整體動態(tài)性能和曲軸軸系柔性化處理結(jié)果的影響。即在Ansys workbench軟件中建立發(fā)動機曲軸軸系的有限元模型,包含飛輪質(zhì)量單元的軸系有限元模型和包含飛輪實體有限元模型的軸系有限元模型,在分別對這兩種有限元模型進行動態(tài)特性分析的基礎上,對比分析了采用飛輪質(zhì)量單元和飛輪實體單元對整體動態(tài)性能的影響。3、在Adams軟件中將剛性體發(fā)動機曲軸替換為柔性體發(fā)動機曲軸,得到發(fā)動機曲軸的剛?cè)峄旌夏Ｐ汀側(cè)峄旌夏Ｐ瓦M行了運動學和動力學仿真分析,在獲得活塞的運動學特性曲線和曲柄銷、活塞銷等零部件的動力學特性曲線的基礎上,進而對發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu)的動力學特性進行了分析與評價。4、利用Ansys Workbench軟件和Adams軟件對曲軸軸系在不同轉(zhuǎn)速工況下進行了強迫扭轉(zhuǎn)振動仿真分析,得出曲軸自由端和飛輪端的扭振時域響應和頻域響應。進一步對時域響應和頻域響應進行分析,結(jié)果表明曲軸會產(chǎn)生明顯的一階扭轉(zhuǎn)共振,應當予以重視。5、深入研究了發(fā)動機曲軸扭轉(zhuǎn)振動控制方法與措施,結(jié)合發(fā)動機曲軸自由端扭轉(zhuǎn)振動仿真分析結(jié)果和減振器設計理論,詳細設計了減振器,并通過對比分析設計減振器前、后曲軸軸系強迫振動仿真結(jié)果驗證了曲軸扭轉(zhuǎn)減振器的有效性。同時,還通過調(diào)整軸系的固有頻率和輸入系統(tǒng)的扭振能量來研究其對扭轉(zhuǎn)振動的影響。
[Abstract]:As one of the main engine power machinery, widely used in ships, automobiles, locomotives and other vehicles and construction machinery. With the engine power and reliability requirements to improve the working conditions of engine crankshaft are more demanding, the strength and vibration problem has become more prominent and important, and gradually become the focus and difficulty simulation analysis and design calculation of engine. The engine design and analysis of the traditional method cannot meet the actual needs of the design. So this paper uses the technology of 3D modeling, finite element method and multi-body system dynamics simulation technology and other advanced methods and techniques for simulation analysis of engine crankshaft system dynamics and torsional vibration characteristics of torsional vibration damper is studied, the specific contents are as follows: 1. Using Catia software the main components of the crankshaft system of 3D solid modeling, the Contains the crankshaft, connecting rod, piston, flywheel, and complete the virtual assembly from bottom to top. And using the finite element software model analysis function determines the material parameters and quality parameters of model; then establish the three-dimensional entity model of the imported into the ADAMS software, and the appropriate the constraints imposed on the components, finally get the multi-body dynamics analysis model of.2, by using the theory of finite element analysis, the influence of two kinds of different treatment methods on the whole engine flywheel and crankshaft dynamic performance of flexible processing results. The finite element model of engine crankshaft shafting in Ansys workbench software, the finite element model of shafting the quality unit comprises a flywheel and contains a finite element model of flywheel shafting entity finite element model, based on the two kinds of finite element model for dynamic analysis On the comparative analysis of the quality of the flywheel and flywheel unit entity unit on the dynamic performance of the overall effect of.3 on the rigid Adams software will replace the flexible body of engine crankshaft engine crankshaft, obtained a rigid flexible model of engine crankshaft. The rigid flexible hybrid model for the analysis of the kinematics and dynamics simulation on kinematics characteristic curve and obtain the crank pin the piston based dynamic characteristic curves of piston pin parts on the dynamic characteristics of the engine crank and makes a.4 analysis, analysis of forced vibration simulation of crankshaft torsion at different speed conditions by using Ansys Workbench software and Adams software, the response of the free end of crankshaft and flywheel torsion time domain and frequency domain. The vibration response of time-domain and frequency-domain response analysis results show that the crankshaft will produce significantly The first-order torsional resonance, more attention should be paid to.5, in-depth study of the engine crankshaft torsional vibration control methods and measures, the results of vibration simulation analysis and design theory of torsional damper with the engine crankshaft free end, the detailed design of the shock absorber, and through the comparative analysis of the design of shock absorber, after the crankshaft vibration simulation results verified the crankshaft force the effectiveness of torsional damper. At the same time, through the adjustment of shaft torsional vibration energy of the natural frequency and the input of the system to study the effect of torsional vibration.

【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK403

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本文編號：1394736