內(nèi)燃機(jī)曲軸動(dòng)態(tài)振動(dòng)特性的模擬.pdf

1、曲軸是內(nèi)燃機(jī)最為重要的部件,曲軸的模擬計(jì)算是一個(gè)非常有意義的研究領(lǐng)域.由于曲軸的幾何形狀、邊界條件和作用載荷都非常復(fù)雜,要盡量精確地模擬曲軸的振動(dòng)特性,選擇合適的計(jì)算模型是其中關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一.從以前研究的狀況來(lái)看,空間實(shí)體有限元是最為合適的方法,但因?yàn)槭艿接?jì)算規(guī)模的限制,它目前只被應(yīng)用于靜力學(xué)分析或簡(jiǎn)單模態(tài)分析;其它一些建模方法因?yàn)檫^(guò)于簡(jiǎn)化或適用范圍太窄,所計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際相差較大.綜合考慮計(jì)算規(guī)模與結(jié)果精度,結(jié)合曲軸的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行特點(diǎn),該

2、文提出以考慮剪切變形與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的空間Timoshenko梁?jiǎn)卧獮榛A(chǔ)為曲軸建立有限元模型.該文首先敘述結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)中的有限元法原理;其次介紹Timoshenko梁的理論與特點(diǎn),論述了剪切變形、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等因素對(duì)梁的振動(dòng)特性的影響,揭示了Timoshenko梁與Euler梁或桿件的本質(zhì)區(qū)別;在此基礎(chǔ)上,詳細(xì)地陳述了對(duì)曲軸系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)建立有限元模型的方法與過(guò)程;應(yīng)用此方法,以一單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸及一四缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸為實(shí)例,采用ANSYS軟件對(duì)它們的

3、振動(dòng)特性進(jìn)行分析.最后,為使該文的方法得以推廣與應(yīng)用,采用VC++6.0結(jié)合ANSYS與MatLAB編制了一個(gè)及模擬、計(jì)算和分析于一體的應(yīng)用軟件系統(tǒng).以單缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸為模擬對(duì)象,分別采用實(shí)體有限元與該文方法進(jìn)行模態(tài)分析,通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)兩者的結(jié)果在數(shù)值上非常接近,形態(tài)上完全一致.同樣采用該文的方法分析一四缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸,并與其它研究的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,其結(jié)果表明,該文方法模擬的結(jié)果更為接近實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).緊跟其后,該文對(duì)此四缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸進(jìn)行了