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170F发动机的曲柄连杆机构优化降低割草机振动的研究

作　者: 龚兴明
导　师: 林漫群；景华阳
学　校: 天津大学
专　业: 动力工程
关键词: 通用汽油机曲柄连杆机构振动仿真
分类号: S817.111
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文以170F通用汽油机为例,对发动机的曲柄连杆机构进行了运动分析、动力学的简化计算和计算机仿真分析,分析研究了单缸无平衡轴的小型内燃机的惯性力,以及该惯性力的平衡问题。优化曲柄连杆机构设计和实际测试扶手架的振动相结合,降低了发动机的惯性力对振动的影响,实现了该发动机配套的割草机的振动有效控制在合理的范围内。用UG建立了箱体、活塞、连杆、曲轴等零部件的三维几何模型,并装配成曲柄连杆机构,然后导入多刚体动力学软件进行了优化分析。把箱体和曲轴用CAE软件计算了其自由状态下的固有频率,分析表明:避开了发动机在转速范围上的共振频率段。曲柄的结构采用了新设计,对曲轴的疲劳强度进行了实验验证,从而保证了曲轴的可靠性。在不考虑各个运动件的摩擦副所受到的摩擦阻力、缸内气体的爆发压力、以及曲轴的输出负载的情况下,计算了170F发动机曲柄连杆机构的惯性力。通过动力计算与手感相结合优选出来、多体动力学优化计算出来,作了两种不同质径积的对比曲轴;并把它们装机,进行了扶手架的振动的对比测试。研究表明:当过平衡率在55-60%时,扶手架的振动手感较好;过平衡率为58%的改进曲轴达到了目标机型的振动水平,转速在2000r/min以上时的振动手感比目标机型的振动手感还更好一些。

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摘要 3-4ABSTRACT 4-6第一章前言 6-9 1.1 引言 6 1.2 振动问题 6-7 1.3 课题研究对象 7-8 1.4 国内外研究现状 8 1.5 课题主要的研究的内容 8-9第二章曲柄连杆机构动力分析与计算 9-21 2.1 曲柄连杆机构的运动学分析 9-11 2.2 曲柄连杆机构动力学分析 11-18 2.3 170F 发动机动力计算 18-21第三章单缸内燃机曲柄连杆机构的平衡 21-26 3.1 单缸内燃机的平衡 21-24 3.2 170F 发动机的平衡计算 24-26第四章曲柄连杆机构的优化设计和校核 26-37 4.1 曲柄连杆机构的几何模型的建立 26-28 4.2 曲柄连杆机构多刚体动力学模型 28-29 4.3 曲柄连杆机构的优化设计 29-34 4.4 曲柄连杆机构的校核 34-37第五章曲轴和箱体的仿真分析 37-42 5.1 目的 37 5.2 曲轴和箱体的几何模型的建立 37-38 5.3 曲轴和箱体的模态分析 38-42第六章实验验证 42-51 6.1 振动评价方法 42-43 6.2 装机后的实测振动 43-51第七章结论与展望 51-53 7.1 结论 51-52 7.2 展望 52-53参考文献 53-55发表论文和参加科研情况说明 55-56致谢 56

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