某新型發(fā)動機曲軸連桿活塞系統動力學建模與數值模擬.pdf

1、隨著全球環(huán)境問題日益嚴重和能源的不斷枯竭，提高發(fā)動機的性能、研發(fā)新型高效率低能耗的發(fā)動機已經成為必然趨勢。而作為發(fā)動機中主要的動力機構，曲軸連桿活塞系統承載著將熱能轉換為機械能的核心任務，在整機中占有極其重要的地位，其動力學的性能直接影響到了發(fā)動機工作的穩(wěn)定性和工作效率。所以對于某一型號新型發(fā)動機，對其核心部件曲軸連桿系統做動力學分析就顯得極其重要了。本文針對某一新型發(fā)動機，對其特殊的曲軸連桿活塞系統，建立動力學模型并進行數值模擬，從而

2、得到其相關的主要動力學參數。
　　本文首先分析了曲軸連桿活塞系統動力學建模方面國內外的研究現狀，并對所研究的新型發(fā)動機的特點進行了闡述;在此基礎上，重點對活塞的二階運動、活塞-缸套間的流體動壓潤滑模型、曲軸-主軸承間的流體動壓潤滑模型、整體系統的三維模型建立等問題進行了深入探討。首先對活塞、曲軸、連桿三大部件分別進行運動學、動力學分析，重點考慮活塞二階運動對整體模型的影響，建立曲軸連桿活塞系統的動力學模型;然后分別對曲軸-主軸承系

3、統、活塞-缸套系統進行分析，建立流體動壓潤滑模型;在此基礎上，對以上模型進行整合，得到系統的總體模型。建立了動力學模型之后，根據各模型的特點，選擇合適的算法，對模型進行數值求解。在求解的過程中，根據實際的工作情況，對模型進行必要的簡化，然后結合具體發(fā)動機的三維Proe模型，導入幾何參數、物理參數、工況，對該具體發(fā)動機的模型進行編程求解。在程序編寫過程中，選用工程中常用的Fortran語言進行編程，根據已編訂的計算流程，先編寫局部模型求解

4、的子程序，然后對各子程序進行循環(huán)調用，得到模型的求解結果。通過建模與數值模擬，得到了該新型發(fā)動機的動力學參數，在此，因為常規(guī)的動力學參數比較有規(guī)律，且研究已有定論，所以重點分析活塞的二階運動規(guī)律、曲軸的徑向運動規(guī)律、缸套中油膜對活塞的作用力規(guī)律、主軸承中油膜對曲軸的作用力規(guī)律。對這些規(guī)律進行分析，得到影響這些規(guī)律變化的因素，從而可以得知工作過程中，影響發(fā)動機動力學性能的因素。與此同時，結合項目組所作的該模型的Adams軟件仿真結果，對模