170F发动机的曲柄连杆机构优化降低割草机振动的研究

摘要

本文以170F通用汽油机为例，对发动机的曲柄连杆机构进行了运动分析、动力学的简化计算和计算机仿真分析，分析研究了单缸无平衡轴的小型内燃机的惯性力，以及该惯性力的平衡问题。优化曲柄连杆机构设计和实际测试扶手架的振动相结合，降低了发动机的惯性力对振动的影响，实现了该发动机配套的割草机的振动有效控制在合理的范围内。
　　 用UG建立了箱体、活塞、连杆、曲轴等零部件的三维几何模型，并装配成曲柄连杆机构，然后导入多刚体动力学软件进行了优化分析。把箱体和曲轴用CAE软件计算了其自由状态下的固有频率，分析表明：避开了发动机在转速范围上的共振频率段。曲柄的结构采用了新设计，对曲轴的疲劳强度进行了实验验证，从而保证了曲轴的可靠性。
　　 在不考虑各个运动件的摩擦副所受到的摩擦阻力、缸内气体的爆发压力、以及曲轴的输出负载的情况下，计算了170F发动机曲柄连杆机构的惯性力。通过动力计算与手感相结合优选出来、多体动力学优化计算出来，作了两种不同质径积的对比曲轴；并把它们装机，进行了扶手架的振动的对比测试。研究表明：当过平衡率在55-60％时，扶手架的振动手感较好：过平衡率为58％的改进曲轴达到了目标机型的振动水平，转速在2000r/min以上时的振动手感比目标机型的振动手感还更好一些。