基于數字樣機技術的曲軸多體動力學和有限元分析.pdf

1、發(fā)動機曲軸是發(fā)動機中最重要的部件之一，它承受復雜、交變的沖擊載荷，是發(fā)動機設計的重點和難點。傳統(tǒng)設計、分析方法的簡化難以滿足實際的需要，而多體動力學和有限元法的發(fā)展使得精確地分析曲軸動力學響應問題成為可能。 本文探討用數字樣機技術，通過多體動力學仿真手段和有限元分析對發(fā)動機曲軸力學性能進行了研究。主要的研究工作概括如下： (1)結合現代機械設計的應用理論，系統(tǒng)介紹了現代內燃機設計開發(fā)過程的重要技術--數字樣機技術；介紹了

2、應用數字樣機技術開展曲軸系統(tǒng)動力學研究的主要流程。 (2)在對曲軸強度的研究中，應用ADAMS軟件，建立曲軸連桿和機體模型，進行了基于數字樣機技術的曲軸系的動力學分析，模擬了曲軸的實際工作狀況，得到曲軸的主軸頸及連桿軸頸受力情況，從而為進一步研究分析曲軸強度奠定了基礎。 (3)應用Pro/E軟件建立曲軸的三維實體模型，通過Pro/E與ANSYS的接口將其轉換成ANSYS有限元模型，對曲軸進行網格劃分和邊界條件的施加，進行

3、了基于有限元方法的曲軸靜態(tài)強度分析，分析了曲軸的變形和應力狀態(tài)，并完成了曲軸的疲勞強度計算，結果表明，該曲軸的強度滿足設計和運行工況的要求。 (4)基于上述有限元模型對曲軸進行模態(tài)分析，計算了曲軸前6階自由振動模態(tài)，分析了模態(tài)的振型及固有頻率。通過模態(tài)實驗和有限元計算相結合的方法來驗證有限元模型的準確性。數據表明，有限元計算模態(tài)結果與實驗測試結果吻合較好，表明曲軸有限元模型在一定頻率范圍內能較好地表征各自物理模型的動態(tài)特性。曲軸