新型二冲程微型摆式内燃机的振动特性分析与仿真

摘要

新型二冲程微型摆式内燃机作为一种正在研究开发的产品,涉及了内燃机原理、燃烧学、流体力学、工程热力学、传热学、耐高温材料、机械设计以及控制工程等多门学科,在完善设计之前,有许多工作要做。振动对微型摆式内燃机的正常运转具有一定的危害,因此有必要对这种新型内燃机的振动特性进行研究。本文主要由三个部分组成,第一部分是关于振动问题的理论基础。分析振动的方法,最主要的就是建立理论模型,即微分方程。在这一部分中,首先介绍了建立理论模型的依据,接着对单自由度振动系统进行了分析和求解,并建立了内燃机的振动微分方程,为以后的分析工作奠定了理论基础。第二部分是利用ANSYS软件对中心摆进行模态分析。应用ANSYS软件建立中心摆的有限元模型,定义边界条件和转速,进行模态分析后得出中心摆的固有频率和前几阶的振型图。第三部分是利用ADAMS软件对中心摆和缸体进行了振动特性分析。利用建立振动模型的理论基础,建立了中心摆和缸体振动的实体模型,确定参数,并利用MATLAB软件计算出各工作阶段的压力随时间的变化量,赋予模型激励力,利用ADAMS/Vibration振动分析模块对实体模型进行自由振动分析和强迫振动分析,得到系统各阶模态主振型、频率响应曲线和模态坐标图,对它们进行分析,得出中心摆和缸体的振动符合设计要求的结论。在产品的设计和开发过程中,将零部件设计和分析技术结合在一起,在计算机上建立出产品的模型,进行仿真分析,预测产品性能,可以缩短设计周期、降低设计成本。因此,本课题的研究工作对新型二冲程微型摆式内燃机的整体结构设计与性能改进具有十分重要的意义。

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 课题来源

1.2 新型二冲程微型摆式内燃机研究的意义和目的

1.3 开展振动分析的意义和国内外研究现状

1.4 论文的基本研究方法和主要内容

1.5 本章小结

第二章 新型二冲程摆式内燃机的简介

2.1 新型二冲程摆式内燃机的物理结构

2.2 新型二冲程MFPSE 的工作原理

2.3 新型二冲程MFPSE 工作过程相位简图

2.3.1 燃烧室工作过程相位简图

2.3.2 预压缩室工作过程相位简图

2.4 本章小结

第三章 内燃机振动方程的建立

3.1 振动的理论

3.2 振动模型的简化

3.3 单自由度振动系统

3.4 微型摆式内燃机振动方程的建立

3.5 本章小结

第四章 中心摆的模态分析

4.1 模态分析

4.1.1 模态分析的意义

4.1.2 模态分析的定义

4.1.3 模态分析理论

4.2 ANSYS 的模态分析

4.3 中心摆的模态分析

4.3.1 有限元模型的建立

4.3.2 定义边界条件和转速

4.3.3 模态分析提取方法

4.3.4 模态分析结果

4.4 本章小结

第五章 基于ADAMS/VIBRATION 的振动分析

5.1 ADAMS 软件的简介

5.2 ADAMS/VIBRATION 振动模块

5.2.1 ADAMS/Vibration 模块功能

5.2.2 ADAMS/Vibration 中振动方程的求解算法

5.2.3 ADAMS/Vibration 分析流程和分析步骤

5.3 内燃机的振动仿真分析

5.3.1 质量和刚度参数的确定

5.3.2 激励力的确定

5.3.3 实体建模

5.3.4 建立输入通道、激振器和输出通道

5.3.5 自由振动仿真

5.3.6 强迫振动仿真

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

在读期间取得的科研成果

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