某新型發(fā)動機(jī)曲軸連桿活塞系統(tǒng)動力學(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)動機(jī)的性能、研發(fā)新型高效率低能耗的發(fā)動機(jī)已經(jīng)成為必然趨勢。而作為發(fā)動機(jī)中主要的動力機(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，其動力學(xué)的性能直接影響到了發(fā)動機(jī)工作的穩(wěn)定性和工作效率。所以對于某一型號新型發(fā)動機(jī)，對其核心部件曲軸連桿系統(tǒng)做動力學(xué)分析就顯得極其重要了。本文針對某一新型發(fā)動機(jī)，對其特殊的曲軸連桿活塞系統(tǒng)，建立動力學(xué)模型并進(jìn)行數(shù)值模擬，從而

2、得到其相關(guān)的主要動力學(xué)參數(shù)。
　　本文首先分析了曲軸連桿活塞系統(tǒng)動力學(xué)建模方面國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，并對所研究的新型發(fā)動機(jī)的特點進(jìn)行了闡述;在此基礎(chǔ)上，重點對活塞的二階運動、活塞-缸套間的流體動壓潤滑模型、曲軸-主軸承間的流體動壓潤滑模型、整體系統(tǒng)的三維模型建立等問題進(jìn)行了深入探討。首先對活塞、曲軸、連桿三大部件分別進(jìn)行運動學(xué)、動力學(xué)分析，重點考慮活塞二階運動對整體模型的影響，建立曲軸連桿活塞系統(tǒng)的動力學(xué)模型;然后分別對曲軸-主軸承系

3、統(tǒng)、活塞-缸套系統(tǒng)進(jìn)行分析，建立流體動壓潤滑模型;在此基礎(chǔ)上，對以上模型進(jìn)行整合，得到系統(tǒng)的總體模型。建立了動力學(xué)模型之后，根據(jù)各模型的特點，選擇合適的算法，對模型進(jìn)行數(shù)值求解。在求解的過程中，根據(jù)實際的工作情況，對模型進(jìn)行必要的簡化，然后結(jié)合具體發(fā)動機(jī)的三維Proe模型，導(dǎo)入幾何參數(shù)、物理參數(shù)、工況，對該具體發(fā)動機(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語言進(jìn)行編程，根據(jù)已編訂的計算流程，先編寫局部模型求解

4、的子程序，然后對各子程序進(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)動機(jī)的動力學(xué)參數(shù)，在此，因為常規(guī)的動力學(xué)參數(shù)比較有規(guī)律，且研究已有定論，所以重點分析活塞的二階運動規(guī)律、曲軸的徑向運動規(guī)律、缸套中油膜對活塞的作用力規(guī)律、主軸承中油膜對曲軸的作用力規(guī)律。對這些規(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)動機(jī)動力學(xué)性能的因素。與此同時，結(jié)合項目組所作的該模型的Adams軟件仿真結(jié)果，對模