基于三缸HCPE虛擬樣機(jī)的動力學(xué)仿真分析及連桿優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、液壓約束活塞發(fā)動機(jī)(HCPE)把柱塞泵與活塞式內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)原理融匯在一起,形成一種新型的將燃料在發(fā)動機(jī)缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱能直接轉(zhuǎn)化成流體壓力能的動力裝置。對其主運(yùn)動系統(tǒng)進(jìn)行動力學(xué)仿真分析與零部件連桿的優(yōu)化設(shè)計,具有重要意義。
　　 本文分析了液壓約束活塞發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)原理,通過仿真液壓約束活塞發(fā)動機(jī)的熱力學(xué)模型,得到三缸HCPE的缸內(nèi)燃?xì)鈮毫?。在?biāo)定工況下：轉(zhuǎn)速為1600r/min、油門開度為100%,基于CAD/CAE軟

2、件建立了三缸軸向HCPE的仿真模型,假定瞬時角速度可變進(jìn)行了仿真研究。提出了不動點(diǎn)迭代的轉(zhuǎn)速調(diào)控方法,可使曲軸很快收斂到某一工作轉(zhuǎn)速。通過仿真,三缸軸向HCPE的運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻度為4.75%,工作較平穩(wěn)。進(jìn)而,基于三缸HCPE主運(yùn)動系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性分析,對其進(jìn)行動力學(xué)仿真與分析。經(jīng)分析,得到連桿大頭與小頭的受力曲線,從而得到了連桿的載荷的最大壓力與最大拉力,為后續(xù)連桿的優(yōu)化設(shè)計分析提供了載荷邊界條件。然后,借助ansys有限元優(yōu)化分析與響應(yīng)

3、面近似技術(shù),對液壓約束活塞發(fā)動機(jī)的主運(yùn)動系統(tǒng)的重要組成件——連桿,進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,并對結(jié)果進(jìn)行了比較分析。
　　 Ansys有限元分析經(jīng)過15次迭代得到最終優(yōu)化方案,結(jié)果表明,連桿大頭過渡圓半徑對應(yīng)力影響較大,與初始值相比增大2.02%。優(yōu)化后連桿與原始體積相比減輕了25.8%,體積相對更小,結(jié)果更加緊湊。而借助響應(yīng)面近似技術(shù)對三缸HCPE連桿進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化后體積變?yōu)闉?.031×10-5m3與原始體積相比,體積減小了20.03%