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单缸内燃机曲柄连杆机构动力学的计算机模拟研究

作　者: 王云霞
导　师: 尹文庆；朱思洪
学　校: 南京农业大学
专　业: 机械设计与理论
关键词: 内燃机曲柄连杆机构惯性力模拟
分类号: TK421
类　型: 硕士论文
年　份: 2001年
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内容摘要

为了更好的研究内燃机曲柄连杆机构在工作过程中的运动规律、机构运动过程中的惯性力作用对内燃机机体产生的干扰力以及惯性力的平衡问题，本文以S195柴油机为例，对单缸内燃机的曲柄连杆机构进行了动力学分析的计算机模拟研究。应用三维CAD软件Pro/Engineer建立曲柄连杆机构各组成零件的几何模型，并利用该软件的装配功能将零件装配成活塞组件、连杆组件和曲轴组件，然后与多刚体动力学分析软件（Working model 3D）接口，建立曲柄连杆机构的多刚体动力学模型，进行动力学分析模拟。本文主要研究了在不考虑缸内气体压力、摩擦阻力、作用在内燃机曲轴上的负载阻力的影响的情况下，曲柄连杆机构的惯性力（往复惯性力、离心惯性力）对机体产生的横向干扰力、纵向干扰力和翻倒力矩，以及惯性力的平衡问题。研究结果表明：通常采用的静力学等效原则的惯性力简化计算方法的理论计算结果存在一定的计算误差；改变曲轴的质量特性参数（质心的位置、质量的大小），对机体的干扰力有不同程度的影响，其中质心的位置对惯性力平衡有较大的影响。本文的研究为今后机构的选型、优化设计提供参考依据。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-6
第一章绪论  6-11
  1．1 课题研究的目的和意义  6-7
    1．1．1 问题的提出  6
    1．1．2 研究的目的和意义  6-7
  1．2 研究现状  7-10
    1．2．1 机构动力学分析方法的研究现状  7-8
    1．2．2 现代设计理论和方法在内燃机开发中的应用  8-9
    1．2．3 国内外对内燃机机构平衡的研究现状  9-10
  1．3 本文主要研究内容和方法  10-11
第二章单缸内燃机曲柄连杆机构动力学  11-21
  2．1 曲柄连杆机构的运动学分析  11-13
  2．2 曲柄连杆机构的动力学分析  13-15
  2．3 简化后的机构受力分析  15-18
    2．3．1 机构运动件的质量换算  15-17
    2．3．2 简化后的机构受力分析  17-18
  2．4 曲柄连杆机构对机体的作用力  18-19
  2．5 单缸内燃机的平衡分析与平衡方法  19-21
    2．5．1 离心惯性力的平衡  19-20
    2．5．2 往复惯性力的平衡  20-21
第三章曲柄连杆机构的多刚体动力学模型  21-34
  3．1 概述  21-22
  3．2 曲柄连杆机构几何模型的建立  22-26
    3．2．1 三维CAD软件Pro/Engineer  23
    3．2．2 曲柄连杆机构几何模型的建立  23-26
  3．3 模型质量特性参数的确定  26-31
    3．3．1 三维实体模型质量特性参数的计算  26-28
    3．3．2 质量特性参数计算结果的检验  28-31
  3．4 曲柄连杆机构多刚体动力学模型的建立  31-34
    3．4．1 多刚体动力学分析软件Working model 3D  31-32
    3．4．2 曲柄连杆机构多刚体动力学模型的建立  32-34
第四章单缸内燃机曲柄连杆机构动力学模拟研究  34-48
  4．1 评价指标体系的建立  34
  4．2 多刚体动力学模拟结果与理论计算结果的比较  34-37
  4．3 曲柄连杆机构多刚体动力学模型模拟结果分析  37-38
  4．4 简化模型计算结果误差的模拟研究  38-41
    4．4．1 简化模型质量特性参数的确定  38-39
    4．4．2 简化模型计算结果误差分析  39-41
  4．5 曲柄连杆机构的参数优化  41-48
    4．5．1 曲轴质心位置对内燃机干扰力的影响  41-43
    4．5．2 曲轴质量对内燃机干扰力的影响  43-45
    4．5．3 同时改变质量、质心位置对内燃机干扰力的影响  45-47
    4．5．4 参数优化结果  47-48
第五章结论与建议  48-50
  5．1 结论  48-49
  5．2 建议  49-50
参考文献  50-52
致谢  52

单缸内燃机曲柄连杆机构动力学的计算机模拟研究

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