斯特林機菱形機構結構優(yōu)化與剛?cè)狁詈蟿恿W仿真.pdf

1、斯特林發(fā)動機是一種具有廣泛能源適應性的外燃式熱氣機，它的應用研究在解決能源危機、減少尾氣排放及若干特殊軍事應用領域具有重要意義，尤其是在太陽能熱發(fā)電方面具有廣闊的應用前景。菱形傳動機構作為斯特林發(fā)動機的能源轉(zhuǎn)化、輸出機構，其結構動力學性能對斯特林發(fā)動機的整體性能有著重大影響。本文基于多體動力學(MBS)理論，采用Pro/E、MSC.ADAMS及ANSYS聯(lián)合仿真的方法，將連桿構件視為可變形的柔性體，建立菱形傳動機構的剛?cè)狁詈夏Ｐ?，并進行

2、相應的動力學分析。
　　 首先，對斯特林循環(huán)及斯特林發(fā)動機的原理進行了闡述，給出菱形傳動機構的設計結構尺寸，采用等溫分析法對該斯特林發(fā)動機的整體性能進行理論計算，包括冷腔、熱腔、回熱器等的容積計算、工質(zhì)壓力與循環(huán)功計算、工質(zhì)在循環(huán)過程中的流量與分布計算等。
　　 其次，介紹了菱形機構的特點，對菱形傳動機構的運動規(guī)律進行了分析，其中包括動力活塞與配氣活塞的位移、冷熱腔的容積變化等，并推導出了其循環(huán)功表達式。在此基礎上綜合考

3、慮整機外形尺寸的限制、構件的運動范圍、機構存在的條件等建立了β型菱形傳動斯特林機功率優(yōu)化數(shù)學模型，并通過MATLAB遺傳算法工具箱進行了求解。
　　 最后，采用Pro/E建立菱形傳動機構的三維模型，導入MSC.ADAMS中添加驅(qū)動與載荷，建立菱形傳動機構的虛擬樣機模型。分別介紹了幾種柔性體的建立方法，使用有限元分析軟件ANSYS建立連桿構件的柔性體模型，生成模態(tài)中性文件MNF，并在ADAMS/AutoFlex模塊中對柔性體進行必