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不同平衡块对机体振动的影响分析

作　者: 王艳军
导　师: 毕玉华
学　校: 昆明理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 机体平衡块曲轴动力学响应
分类号: TB533.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 59次
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内容摘要

机体和曲轴是内燃机的主要部件,燃气爆发压力和其他各种力通过曲轴曲柄连杆机构最终传递给了机体,这些力和力矩的波动和不平衡性导致机体产生振动并辐射噪声,直接影响了整机的工作性能,如何减小内燃机的振动并控制噪声辐射一直是业界研究的重点。研究机体的动力学响应影响因素,选取合理平衡块曲轴匹配机体以改善整机振动情况是非常有必要的,也是发动机设计研究的一个重要方向。以某直列四缸高压共轨柴油机为研究对象,建立了不同曲轴平衡块方案的曲柄连杆机构多体动力学模型,研究了不同曲轴平衡块方案对内燃机平衡性和主轴承负荷的影响；同时提取出了较为准确的活塞侧向力和主轴承力等机体激励力；通过ansys软件二次开发功能编程实现了瞬态激励力的加载,通过对机体的动力学响应特性仿真,对比了不同平衡块方案曲轴对机体的振动影响；最后通过机体表面振动实验验证了仿真模型的正确性。结果表明,随着对连杆大头不平衡质量平衡率增大,各主轴承平均轴承负荷降低,最大轴承负荷增大,最大主轴承弯矩增大；在主轴承座、主轴承隔板和机体裙部位置,最大振动加速度增大,平均振动加速度减小。在空间允许的情况下合理加大平衡块可以有效地降低轴承平均负荷并可以减小机体平均振动加速度,使得整机振动情况得以改善。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-17
  1.1 引言  9
  1.2 国内外研究现状  9-13
    1.2.1 国外研究动态  9-11
    1.2.2 国内研究动态  11-13
  1.3 本课题研究的主要内容  13-17
第二章不同平衡块方案对轴承负荷的影响分析  17-37
  2.1 曲柄连杆机构动力学  17-22
    2.1.1 曲柄连杆机构运动学  17-19
    2.1.2 曲柄连杆机构受力分析  19-22
  2.2 平衡性分析  22-25
    2.2.1 静平衡性分析  22-23
    2.2.2 动平衡性分析  23-25
      2.2.2.1 外平衡性分析  23-24
      2.2.2.2 内平衡性分析  24-25
  2.3 不同平衡块方案主轴承负荷分析  25-31
  2.4 不同平衡块方案主轴承弯矩分析  31-35
  2.5 本章小结  35-37
第三章曲柄连杆机构动力学计算  37-49
  3.1 多体动力学软件介绍  37-39
    3.1.1 ADAMS/Engine软件介绍  37-38
    3.1.2 AVL/PU软件介绍  38-39
  3.2 仿真模型  39-44
    3.2.1 柴油机总体参数  39
    3.2.2 曲轴系统柔性体模型缩减  39-40
    3.2.3 边界条件  40-43
      3.2.3.1 气缸爆发压力  40-41
      3.2.3.2 缸套热变形  41-43
    3.2.4 多体动力学仿真模型建立  43-44
  3.3 仿真计算  44-47
    3.3.1 主轴承力提取  44-46
    3.3.2 活塞侧向力提取  46-47
  3.4 误差分析  47
  3.5 本章小结  47-49
第四章机体瞬态动力学分析  49-69
  4.1 ANSYS软件介绍  49-51
    4.1.1 瞬态动力学计算模型及求解  49-50
    4.1.2 瞬态动力学计算的基本步骤  50-51
  4.2 边界条件  51-58
    4.2.1 机体位移约束  51
    4.2.2 机体激励力加载  51-54
      4.2.2.1 主轴承力加载  51-52
      4.2.2.2 缸盖螺栓预紧力加载  52
      4.2.2.3 瞬态活塞侧向力加载  52-54
    4.2.3 机体阻尼  54-58
      4.2.3.1 机体模态分析  54-57
      4.2.3.2 阻尼确定  57-58
  4.3 瞬态动力学计算与分析  58-60
    4.3.1 机体瞬态位移变形分析  58-60
  4.4 不同平衡块曲轴对机体振动影响分析  60-65
  4.5 实验验证计算模型  65-68
    4.5.1 机体表面振动测试测试方案  65-66
    4.5.2 实验数据分析  66-68
  4.6 误差分析  68
  4.7 本章小结  68-69
第五章结论与展望  69-71
  5.1 全文工作总结  69-70
  5.2 展望  70-71
致谢  71-72
参考文献  72-75
附录A 攻读硕士学位期间参与项目及发表论文  75
附录B 机体瞬态动力学分析程序摘录  75-78

不同平衡块对机体振动的影响分析

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