柴油机平衡分析及平衡机构优化设计

摘要

振动、噪声量级是发动机设计要求的重要指标之一，良好的振声品质是提高发动机市场竞争力的重要途径，降低发动机振动还是解决车辆振动的主要途径，而从内部抑制发动机的振动激励载荷，是控制发动机振动水平的主要技术措施之一。因此，曲柄连杆机构动平衡技术是解决发动机振动的主要方法，在发动机中应用很广泛。 往复活塞式发动机内部惯性力系中的不平衡力和力矩成分，是引起发动机振动的重要激励源，所以发动机在方案设计阶段都须进行整机平衡分析，并采取相应的措施、设计相应的平衡机构，对惯性力系中的未平衡成分进行抑制或消减，以降低发动机的振动，改善发动机的工作特性。本文针对某60°V8柴油机，通过多体动力学分析软件ADAMS，进行柴油机的动平衡分析及平衡优化设计，研究工作主要包括以下内容： 1)在发动机运动学和动力学的基础上，深入分析柴油机的内部振动激励力特性，得出柴油机不平衡的往复惯性力、力矩和倾覆力矩等激励载荷。 2)运用ADAMS软件，建立柴油机曲柄连杆机构的多体动力学仿真实体模型，进行多刚体动力学仿真，从仿真结果中提取其倾覆力矩。 3)运用ADAMS软件，建立拥有双轴平衡机构的柴油机仿真实体模型，以和柴油机倾覆力矩大小相等方向相反的飞轮扭矩为测量目标，以平衡轴的结构参数为设计变量，进行平衡轴的试验设计分析，并由试验设计的优化结果设计计算平衡轴的结构尺寸。 4)运用ADAMS软件建立安装平衡重的柴油机仿真实体模型，以最大减小主轴轴颈的合力平均值为测量目标，进行平衡重的优化设计分析，得出的优化结果为平衡重的结构设计奠定基础。 上述研究工作表明：运用多体动力学仿真软件ADAMS进行柴油机的平衡分析和平衡优化设计的方法，是一条可以缩短柴油机研制周期行之有效的技术途径。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题提出的背景

1.2发动机振动控制技术研究现状综述

1.2.1国外研究现状分析

1.2.2国内研究现状分析

1.3课题研究的意义

1.4本文研究内容

2柴油机惯性力系平衡技术研究

2.1中心曲柄连杆机构运动学和动力学分析

2.1.1中心曲柄连杆机构运动学分析

2.1.2中心曲柄连杆机构的质量代换

2.1.3中心曲柄连杆机构动力学分析

2.2柴油机的平衡分析

2.2.1平衡的基本概念

2.2.2柴油机内部激励平衡方法

2.3 60°V8柴油机理论平衡分析及计算

2.4结论

3基于多刚体方法的曲柄连杆机构动力学仿真

3.1 ADAMS/Engine与ADAMS/Insight模块简介

3.1.1 ADAMS/Engine介绍

3.1.2 ADAMS/Insight介绍

3.2多刚体系统动力学分析基础

3.2.1多刚体系统动力学建模原理

3.2.2 ADAMS多刚体系统动力学方程

3.3 60°V8柴油机多刚体系统动力学仿真

3.3.1柴油机曲柄连杆机构实体模型的建立

3.3.2仿真结果分析

3.4本章小结

4 60°V8柴油机的平衡机构优化设计

4.1平衡方案设计

4.2柴油机双平衡轴机构优化设计模型

4.2.1设计变量的选择

4.2.2测量目标的选定

4.2.3约束条件

4.3优化实现

4.3.1试验设计简介

4.3.2优化结果

4.4平衡轴的结构设计

4.5本章小结

5 60°V8柴油机平衡重的优化设计

5.1发动机的内部平衡

5.2设计变量和优化目标的选取

5.3柴油机平衡重的动态优化设计

5.4本章小结

6总结与展望

6.1主要工作和成果

6.2本文的主要特色

6.3前景展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢