斯特林機菱形機構(gòu)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)仿真
發(fā)布時間：2017-04-19 16:00
本文關(guān)鍵詞：斯特林機菱形機構(gòu)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)仿真，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】：斯特林發(fā)動機是一種具有廣泛能源適應(yīng)性的外燃式熱氣機，它的應(yīng)用研究在解決能源危機、減少尾氣排放及若干特殊軍事應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義，尤其是在太陽能熱發(fā)電方面具有廣闊的應(yīng)用前景。菱形傳動機構(gòu)作為斯特林發(fā)動機的能源轉(zhuǎn)化、輸出機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)動力學(xué)性能對斯特林發(fā)動機的整體性能有著重大影響。本文基于多體動力學(xué)（MBS）理論，采用Pro/E、MSC.ADAMS及ANSYS聯(lián)合仿真的方法，將連桿構(gòu)件視為可變形的柔性體，建立菱形傳動機構(gòu)的剛?cè)狁詈夏Ｐ停�，并進行相應(yīng)的動力學(xué)分析。 首先，對斯特林循環(huán)及斯特林發(fā)動機的原理進行了闡述，給出菱形傳動機構(gòu)的設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸，采用等溫分析法對該斯特林發(fā)動機的整體性能進行理論計算，包括冷腔、熱腔、回?zé)崞鞯鹊娜莘e計算、工質(zhì)壓力與循環(huán)功計算、工質(zhì)在循環(huán)過程中的流量與分布計算等。 其次，介紹了菱形機構(gòu)的特點，對菱形傳動機構(gòu)的運動規(guī)律進行了分析，其中包括動力活塞與配氣活塞的位移、冷熱腔的容積變化等，并推導(dǎo)出了其循環(huán)功表達式。在此基礎(chǔ)上綜合考慮整機外形尺寸的限制、構(gòu)件的運動范圍、機構(gòu)存在的條件等建立了β型菱形傳動斯特林機功率優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，并通過MATLAB遺傳算法工具箱進行了求解。 最后，采用Pro/E建立菱形傳動機構(gòu)的三維模型，導(dǎo)入MSC.ADAMS中添加驅(qū)動與載荷，建立菱形傳動機構(gòu)的虛擬樣機模型。分別介紹了幾種柔性體的建立方法，使用有限元分析軟件ANSYS建立連桿構(gòu)件的柔性體模型，生成模態(tài)中性文件MNF，并在ADAMS/AutoFlex模塊中對柔性體進行必要的編輯，將柔性體替換剛體模型中的相應(yīng)構(gòu)件，進行剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)分析。研究了構(gòu)件的彈性變形對機構(gòu)的運動及動力學(xué)特性的影響，并與剛體模型相對比，并導(dǎo)出連桿柔性體構(gòu)件的載荷譜（.lod），作為有限元程序的邊界條件，對連桿進行應(yīng)力分析與強度校核。
【關(guān)鍵詞】：菱形傳動機構(gòu) 虛擬樣機 剛?cè)狁詈?/strong> 動力學(xué)仿真 ADAMS
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TK40
【目錄】：
- 摘要3-4
- ABSTRACT4-8
- 1 緒論8-18
- 1.1 論文的選題背景8-12
- 1.1.1 斯特林發(fā)動機的發(fā)展史9-10
- 1.1.2 斯特林發(fā)動機的優(yōu)點10-12
- 1.2 相關(guān)領(lǐng)域國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
- 1.2.1 斯特林機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
- 1.2.2 結(jié)構(gòu)剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)仿真國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
- 1.3 本文的主要工作16-18
- 2 菱形傳動斯特林機性能分析與計算18-34
- 2.1 斯特林循環(huán)與斯特林機原理18-20
- 2.1.1 斯特林循環(huán)18-19
- 2.1.2 斯特林機分類19-20
- 2.2 菱形傳動斯特林機的結(jié)構(gòu)參數(shù)20-21
- 2.3 基于等溫分析法的菱形傳動斯特林機性能分析與計算21-32
- 2.3.1 冷熱區(qū)容積計算21-26
- 2.3.2 工質(zhì)壓力與循環(huán)功計算26-29
- 2.3.3 工質(zhì)流量與工質(zhì)分布29-32
- 2.4 本章小結(jié)32-34
- 3 基于遺傳算法工具箱的菱形傳動機構(gòu)結(jié)構(gòu)優(yōu)化34-48
- 3.1 菱形傳動機構(gòu)簡介34-40
- 3.1.1 菱形傳動機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)34-35
- 3.1.2 菱形傳動機構(gòu)的運動規(guī)律35-40
- 3.2 MATLAB 遺傳算法工具箱40-42
- 3.2.1 遺傳算法簡介40-41
- 3.2.2 遺傳算法工具箱41-42
- 3.3 基于 MATLAB 遺傳算法工具箱的結(jié)構(gòu)優(yōu)化42-47
- 3.3.1 菱形傳動機構(gòu)優(yōu)化模型的建立42-45
- 3.3.2 求解及優(yōu)化結(jié)果分析45-47
- 3.4 本章小結(jié)47-48
- 4 菱形傳動機構(gòu)剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)仿真48-74
- 4.1 基于虛擬樣機技術(shù)的聯(lián)合仿真方法與流程48-52
- 4.1.1 基于 Pro/E 和 ADAMS 的聯(lián)合仿真方法與流程48-50
- 4.1.2 基于 ADAMS 和 ANSYS 的剛?cè)狁詈辖７椒?/span>50-52
- 4.2 菱形傳動機構(gòu)連桿柔性體的建立52-58
- 4.2.1 ADAMS 中柔性體的建立方法52-53
- 4.2.2 柔性體建立的關(guān)鍵問題53-54
- 4.2.3 模態(tài)中性文件 MNF 的生成54-58
- 4.3 菱形傳動機構(gòu)剛?cè)狁詈咸摂M樣機建模58-62
- 4.3.1 菱形傳動機構(gòu)三維建模58-60
- 4.3.2 使用 Mech/Pro 定義剛體、標(biāo)記點及簡單約束60-61
- 4.3.3 添加驅(qū)動與載荷61-62
- 4.3 動力學(xué)仿真結(jié)果與分析62-71
- 4.3.1 剛體模型仿真結(jié)果與分析62-65
- 4.3.2 剛?cè)狁詈戏抡娼Y(jié)果與對比65-71
- 4.4 連桿強度校核71-72
- 4.5 本章小結(jié)72-74
- 5 結(jié)論與展望74-76
- 致謝76-78
- 參考文獻78-82
- 附錄82
- A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目82
- B. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間所獲獎勵82
【引證文獻】
中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條
1 鄒城;小型斯特林發(fā)動機換熱系統(tǒng)的研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2013年
本文關(guān)鍵詞：斯特林機菱形機構(gòu)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)仿真，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
本文編號：316597
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