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发动机曲轴及正时带系统的多体动力学研究

作　者: 卢小锐
导　师: 高文志
学　校: 天津大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 曲轴扭振配气正时驱动系统仿真分析曲轴转速波动
分类号: TK401
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

曲轴和配气机构是发动机的重要组成部分，发动机的全部功率都是通过曲轴输出的，而配气机构的性能好坏对内燃机的性能指标有着非常重要的影响。一台内燃机的经济性能是否优越，工作是否可靠，噪音与振动能否控制在较低的限度，常常与其配气机构的设计是否合理有密切的关系。配气正时驱动系统是将曲轴的动力传输给配气机构以完成对进排气的控制。同时，配气正时驱动系统的动力学分析结果也能为发动机的动力性、经济性、可靠性、振动和噪声等的性能改进提供理论指导。本文以某1.8L汽油机为研究对象，首先应用多体动力学软件AVL—EXCITEDesigner建立曲轴模型，通过三维制图软件确定模型系统参数，分析曲轴系统的自由振动与强迫振动，以及加装减振器后轴系的扭振特性。介绍了轴系扭振试验测试的方法及仪器，然后应用LMS Test.lab软件进行扭振试验测试，并对试验测试结果与仿真结果进行对比分析。本文使用EXCITE-Timing Drive软件对正时驱动系统的动力学特性进行模拟计算，将轴系扭振分析时所得的曲轴转速波动数据作为主要的激励源，具体分析了影响正时驱动系统横向振动的主要因素，并对正时带各个构件的动力学特性进行分析，同时提出了具体的优化方案来降低正时带的横向振动。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第一章绪论  7-18
  1.1 本课题的研究目的和意义  7-9
  1.2 国内外的研究现状  9-16
    1.2.1 曲轴扭转振动的研究现状  9-12
    1.2.2 正时驱动系统动力学的研究现状  12-16
  1.3 本文研究的主要内容  16-18
第二章多体动力学理论及曲轴扭振分析  18-34
  2.1 多体系统动力学理论  18-20
    2.1.1 多刚体系统动力学  18-19
    2.1.2 多柔体系统动力学  19-20
  2.2 AVL——EXCITE 软件介绍  20-21
  2.3 曲轴扭振模型的建立  21-25
    2.3.1 曲轴扭振模型  21-23
    2.3.2 轴系扭振微分方程  23-25
  2.4 计算结果分析  25-27
    2.4.1 自由振动计算  25
    2.4.2 强迫振动计算  25-27
  2.5 减振器参数的确定  27-28
  2.6 加减振器后曲轴扭振特性分析  28-30
  2.7 轴系扭振试验验证  30-33
    2.7.1 扭振试验测试方法及仪器  30-31
    2.7.2 扭振试验测试及分析  31-33
  2.8 本章小结  33-34
第三章正时同步带模型的建立  34-40
  3.1 坐标系的建立  34-35
  3.2 EXCITE-Timing Drive 中模型建立  35-39
  3.3 本章小结  39-40
第四章同步带传动特性分析  40-44
  4.1 同步带传动的运动特性  40-42
    4.1.1 多边形的形成  40-41
    4.1.2 多边形效应对传动同步性能及节距误差的影响  41-42
  4.2 同步带传动的动力特性  42-43
    4.2.1 同步带传动的动力传递过程  42
    4.2.2 同步带的受力分析  42-43
  4.3 本章小结  43-44
第五章正时同步带系统的仿真分析  44-64
  5.1 皮带运动轨迹  44-46
  5.2 同步带张力  46-48
  5.3 带齿弹性变形  48-50
  5.4 进排气凸轮的角速度波动  50-53
  5.5 张紧轮的运动  53-56
  5.6 优化分析  56-62
    5.6.1 曲轴转速波动对正时同步带系统动力学特性的影响  56-59
    5.6.2 皮带预紧力对正时同步带系统动力学特性的影响  59-62
  5.7 本章小结  62-64
第六章全文总结与工作展望  64-66
  6.1 全文总结  64-65
  6.2 工作展望  65-66
参考文献  66-69
发表论文和参加科研情况说明  69-70
致谢  70

发动机曲轴及正时带系统的多体动力学研究

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