某新型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸連桿活塞系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模與數(shù)值模擬.pdf

1、隨著全球環(huán)境問題日益嚴(yán)重和能源的不斷枯竭，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、研發(fā)新型高效率低能耗的發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)成為必然趨勢(shì)。而作為發(fā)動(dòng)機(jī)中主要的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，曲軸連桿活塞系統(tǒng)承載著將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的核心任務(wù)，在整機(jī)中占有極其重要的地位，其動(dòng)力學(xué)的性能直接影響到了發(fā)動(dòng)機(jī)工作的穩(wěn)定性和工作效率。所以對(duì)于某一型號(hào)新型發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)其核心部件曲軸連桿系統(tǒng)做動(dòng)力學(xué)分析就顯得極其重要了。本文針對(duì)某一新型發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)其特殊的曲軸連桿活塞系統(tǒng)，建立動(dòng)力學(xué)模型并進(jìn)行數(shù)值模擬，從而

2、得到其相關(guān)的主要?jiǎng)恿W(xué)參數(shù)。
　　本文首先分析了曲軸連桿活塞系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模方面國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，并對(duì)所研究的新型發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)進(jìn)行了闡述;在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)活塞的二階運(yùn)動(dòng)、活塞-缸套間的流體動(dòng)壓潤(rùn)滑模型、曲軸-主軸承間的流體動(dòng)壓潤(rùn)滑模型、整體系統(tǒng)的三維模型建立等問題進(jìn)行了深入探討。首先對(duì)活塞、曲軸、連桿三大部件分別進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析，重點(diǎn)考慮活塞二階運(yùn)動(dòng)對(duì)整體模型的影響，建立曲軸連桿活塞系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型;然后分別對(duì)曲軸-主軸承系

3、統(tǒng)、活塞-缸套系統(tǒng)進(jìn)行分析，建立流體動(dòng)壓潤(rùn)滑模型;在此基礎(chǔ)上，對(duì)以上模型進(jìn)行整合，得到系統(tǒng)的總體模型。建立了動(dòng)力學(xué)模型之后，根據(jù)各模型的特點(diǎn)，選擇合適的算法，對(duì)模型進(jìn)行數(shù)值求解。在求解的過程中，根據(jù)實(shí)際的工作情況，對(duì)模型進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化，然后結(jié)合具體發(fā)動(dòng)機(jī)的三維Proe模型，導(dǎo)入幾何參數(shù)、物理參數(shù)、工況，對(duì)該具體發(fā)動(dòng)機(jī)的模型進(jìn)行編程求解。在程序編寫過程中，選用工程中常用的Fortran語(yǔ)言進(jìn)行編程，根據(jù)已編訂的計(jì)算流程，先編寫局部模型求解

4、的子程序，然后對(duì)各子程序進(jìn)行循環(huán)調(diào)用，得到模型的求解結(jié)果。通過建模與數(shù)值模擬，得到了該新型發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，在此，因?yàn)槌Ｒ?guī)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)比較有規(guī)律，且研究已有定論，所以重點(diǎn)分析活塞的二階運(yùn)動(dòng)規(guī)律、曲軸的徑向運(yùn)動(dòng)規(guī)律、缸套中油膜對(duì)活塞的作用力規(guī)律、主軸承中油膜對(duì)曲軸的作用力規(guī)律。對(duì)這些規(guī)律進(jìn)行分析，得到影響這些規(guī)律變化的因素，從而可以得知工作過程中，影響發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力學(xué)性能的因素。與此同時(shí)，結(jié)合項(xiàng)目組所作的該模型的Adams軟件仿真結(jié)果，對(duì)模