曲柄连杆机构运动学仿真
发动机曲柄连杆机构动力学仿真分析平台研究
出了搭建曲柄连杆机构动力学仿真分析平台 , 于机械系统仿真分析软件 MS . D MS的动力学 分析 原理 , 基 CA A 并采用平 台流 程实现 了对某发动机 曲柄连杆机构 的多刚体和多柔体系统动力学仿真分析 , 得到 了零部件 的运动学和 动力学优化结果 , 为 机构 的优化设计 以及后续整机振动噪声的分析预测提供了依据 , 同时也验证 了仿真分析流程 的合理性 , 为建 立数字化发动
( .同济大学汽车学院, 1 上海 2 10 2 0 84;.长沙中联重工科技发展股份有 限公司 , 湖南 长沙 4 0 0 ) 12 5
摘 要 : 研 究发 动 机 结 构 问题 时 , 更 广 泛 地 对各 种 类 型 发 动机 曲柄 连 杆 机 构进 行 快 速 准 确 的运 动 学 和 动 力 学 性 能 分 析 , 在 为 提
机 的整机仿真分析平 台提供了借鉴 。
关键词 : 仿真分析平台 ; 曲柄连杆机构 ; 动力学分析 ; 多刚体 ; 多柔体
中 图分 类 号 :P9 . T 3 19 文 献标 识 码 :B
Re e r h o a f r fDy a i s An l ss s a c f Pl to m o n m c a y i
te p o e ur n l b s d f rr fr c rt e f t e t y o ui n h a o m fsm ua in a ay i fdii h r c d e a d wi e u e o ee e ef h urh rsud fb l g t eplt r o i lto n lsso g— l o di f tz d e g n swi . ie n i e t h
基于ADAMS的单缸内燃机曲柄滑块机构建模与仿真PPT课件
22
第22页/共32页
三ຫໍສະໝຸດ Baidu动力学仿真分析
• 已知活塞所受到的是气体的压力,其随时间变化的曲线如图19所示:
grid on
运算程序可得到其活塞的位移、速度及
加 速 度 曲 线 分 别 为 :第18页/共32页
18
图16 解析法得到的活塞位移变化曲线图
19
第19页/共32页
图17 解析法得到的活塞速度变化曲线图
20
第20页/共32页
图18 解析法得到的活塞加速度变化曲线图
21
第21页/共32页
• 通过以上的曲线图,我们可以看出:通过解析法得到的活塞X方向的位移、速度 和加速度随时间的变化与使用ADAMS得到的变化曲线基本一致;
title('Slider Position mm');
xlabel('Angular(deg)');
17
第17页/共32页
subplot(2,2,2);
plot(w*t*180/pi,v,'k');
title('Slider Velocity mm/s');
基于Matlab的发动机连杆机构运动仿真及对比分析
图 3 曲柄 A 的参数设置 B
仿真 模 型 建立 之 后 , 别 对 应 输 入 曲柄 A 连 杆 B 、 塞 各 假 设 曲柄 为 原 动件 ( 实 上 , 于汽 车 发 动 机 , 常 工 作 时活 塞 为 分 B、 C活 事 对 正
机 电信 息
21 0 0年第 3 期 总第 2 6期 1 5 O 7 3
I
s_n hYj ea 『j jU
.目 髓 孽 口
的加 速度 传感 , 可得 到活 塞 的位移 、 度 、 速 加速 度分 别如 图 5 图 6 4 结 语 、 、 图 7 示 。 图 5中可 以看 出活塞 的运 动行 程 为 10 n l 所 从 0 i 。图 7则 ri 分别 显 示 了偏 置 和 对称 式 曲柄 连 杆机 构 的 活塞 加 速 度 的 变 化情 况 , 以看 出前者 的加速 度 要 小一 些 , 对应 的 , 冲 击 力也 要 小 可 相 其
式 曲柄 连 杆机 构 , 即 0时 , 同样 的 设 计 要 求 下 , 求得 L 5 , 在 可 ,o =
曲柄连杆机构课程设计
黑龙江工程学院
曲柄连杆机构课程设计
汽车与交通工程学院
车辆工程10-1班
赵攀
20101195
1
黑龙江工程学院
第1章绪论 (2)
第2章活塞组的设计 (2)
2.1 活塞的设计 (2)
2.1.1 活塞头部的设计 (2)
2.1.2 活塞裙部的设计 (3)
2.2 活塞销的设计 (3)
2.2.1 活塞销的结构 (3)
第3章连杆组的设计 (3)
3.1 连杆的设计 (3)
3.1.1 连杆长度的确定 (3)
3.1.2 连杆小头的结构设计 (3)
3.1.3 连杆杆身的结构设计 (4)
3.1.4 连杆大头的结构设计 (4)
3.2 连杆螺栓的设计 (4)
第4章曲轴的设计 (4)
4.1 曲轴的结构型式和材料的选择 (4)
4.1.1 曲轴的结构型式 (4)
4.1.2 曲轴的材料 (5)
4.2 曲轴的主要尺寸的确定和结构细节设计 (5)
4.2.1 曲柄销的直径和长度 (5)
4.2.2 主轴颈的直径和长度 (5)
4.2.3 曲柄 (6)
4.2.4 平衡重 (6)
4.2.5 油孔的位置和尺寸 (6)
4.2.6 曲轴两端的结构 (6)
第5章曲柄连杆机构的创建 (7)
6.2 活塞的创建 (7)
6.3 连杆的创建 (7)
6.4 曲轴的创建 (8)
参考文献
2
黑龙江工程学院
3
第1章 绪 论
曲柄连杆机构是发动机的传递运动和动力的机构,通过它把活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力。
本文以捷达EA113汽油机的相关参数作为参考,对四缸汽油机的曲柄连杆机构的主要零部件进行了结构设计计算,并对曲柄连杆机构进行了有关运动学和动力学的理论分析与计算机仿真分析。
发动机曲柄连杆机构运动及动力特性分析与仿真
机 电技术
21 年 6 01 月
a =R o(+2 c 1 )
() 6
,
一
( ) +
() 8
在 ,=10 处 ,即下 止 点处 ,活塞 加速度 极 小值 8。
1 连杆 运 动学分 析 . 2
为:a, R o (一 =一 c 1 )
1
() 7
立动力学模型的基础上 ,应用 Mal t b软件编 写仿真程序,分析主要零部件运动状况对发动机性 能的影 响,为提高发动 a
机整体性能提供理论依据 。
关键词: 曲柄连杆机构:运动规律 ;动态特性 ;Mal tb a
中图分类号 :T 1 . 文献标识码 :A 文章编号 : K4 33
曲柄连 杆机 构 是 发动 机 中重 要 的传递 力 和位 移 的部件 ,它将 活 塞 的往 复运 动 转变 为 曲轴 的旋 转运 动 , 同 时将 作 用在 活 塞上 的力转 变 为 曲轴对
外输 出的转 矩 ,从 而驱 动 车轮 转 动 。对 曲柄 连杆
11活塞 运 动学 分析 . 从 活 塞位 于 上止 点位置 ( 中C 图1 点位 置) 始 开
c , l去 i o ≈一 s s 8 n
将() 2式代 入() 1式得 活塞 位移 的近 似公 式 :
:
( 2 )
( 3 )
R 1 C S ̄ (- O 2t (- O t + 4 1 C S c 2 ) )
曲柄连杆机构运动学仿真
课程设计任务书
目录
1 绪论 (1)
1.1CATIA V5软件介绍 (1)
1.2ADAMS软件介绍 (1)
1.3S IM D ESIGNER软件介绍 (2)
1.4本次课程设计的主要内容及目的 (2)
2 曲柄连杆机构的建模 (3)
2.1活塞的建模 (3)
2.2活塞销的建模 (5)
2.3连杆的建模 (5)
2.4曲轴的建模 (6)
2.5汽缸体的建模 (8)
3 曲柄连杆机构的装配 (10)
3.1将各部件导入CATIA装配模块并利用约束命令确定位置关系 (10)
4 曲柄连杆机构导入ADAMS (14)
4.1曲柄连杆机构各个零部件之间运动副分析 (14)
4.2曲柄连杆机构各个零部件之间运动副建立 (14)
4.3曲柄连杆机构导入ADAMS (16)
5 曲柄连杆机构的运动学分析 (17)
结束语 (21)
参考文献 (22)
1 绪论
1.1 CATIA V5软件介绍
CATIA V5(Computer-graphics Aided Three-dimensional Interactive Application)是法国Dassault公司于1975年开发的一套完整的3D CAD/CAM/CAE一体化软件。它的内容涵盖了产品概念设计、工业设计、三维建模、分析计算、动态模拟与仿真、工程图的生成、生产加工成产品的全过程,其中还包括了大量的电缆和管道布线、各种模具设计与分析、人机交换等实用模块。CATIA V5不但能保证企业内部设计部门之间的协同设计功能而且还可以提供企业整个集成的设计流程和端对端的解决方案。CATIA V5大量应用于航空航天、汽车及摩托车行业、机械、电子、家电与3C产业、NC加工等领域。
汽车曲柄连杆机构设计--毕业设计
毕业设计
摘要
本文以捷达EA113汽油机的相关参数作为参考,对四缸汽油机的曲柄连杆机构的主要零部件进行了结构设计计算,并对曲柄连杆机构进行了有关运动学和动力学的理论分析与计算机仿真分析。
首先,以运动学和动力学的理论知识为依据,对曲柄连杆机构的运动规律以及在运动中的受力等问题进行详尽的分析,并得到了精确的分析结果。其次分别对活塞组、连杆组以及曲轴进行详细的结构设计,并进行了结构强度和刚度的校核。再次,应用三维CAD软件:Pro/Engineer建立了曲柄连杆机构各零部件的几何模型,在此工作的基础上,利用Pro/E软件的装配功能,将曲柄连杆机构的各组成零件装配成活塞组件、连杆组件和曲轴组件,然后利用Pro/E软件的机构分析模块(Pro/Mechanism),建立曲柄连杆机构的多刚体动力学模型,进行运动学分析和动力学分析模拟,研究了在不考虑外力作用并使曲轴保持匀速转动的情况下,活塞和连杆的运动规律以及曲柄连杆机构的运动包络。仿真结果的分析表明,仿真结果与发动机的实际工作状况基本一致,文章介绍的仿真方法为曲柄连杆机构的选型、优化设计提供了一种新思路。
关键词:发动机;曲柄连杆机构;受力分析;仿真建模;运动分析;Pro/E
I
毕业设计
II
毕业设计
ABSTRACT
This article refers to by the Jeeta EA113 gasoline engine’s related parameter achievement, it has carried on the structural design compution for main parts of the crank link mechanism in the gasoline engine with four cylinders, and has carried on theoretical analysis and simulation analysis in computer in kinematics and dynamics for the crank link mechanism.
基于联立约束法的连杆机构动力学仿真
1方程 的 建 立 1 1力 方 程 曲柄 连杆 机 构 各 构件 的受 力 分 析 情 .
况 如 图 2 。
要 参数 如下 : 杆 的 长 度 和质 心 的位 置 如 图 1所 四 示 , 杆 的质 量 为 m m m 分 别 为 1Og 0 2g 各 、 、 .k 、.k
李 军 黄 强
( 江学院机械 与材料 工程 学院 江西九 江 九 320 ) 3 0 5
摘 要 :在连 杆机 构运 动 学仿真 的基 础上 ,以 曲柄连 杆机 构 为例 ,采 用联 立 约束 法 建 立 连 杆机 构各 构件 受 力方程 、运 动 约束 方程及 质 心加 速度 方 程 ,应 用 Ma a i l k工 具箱 d bSmui n 建 立动 力学仿 真框 图。 由仿 真 结果 可知 ,该 方 法 可以较 准确 地 确 定 各连 接 铰链 的约 束 内力 和 各构件 质 心加 速度 的动 态 变化情 况 ,并且 可知 输入 力矩 随 时 间变化 的规律 。
用 连杆 机构 运 动 学 闭 环 矢 量 方 程 相 类 似 的方 法 得
到各构 件 的质 心 加速 度方 程 , 最后 连 同机构 运 动 学 闭环 矢 量 方 程 共 同 组 成 的 方 程 组 , 用 Malb 利 t a s l k软件 进行建 模 和 仿 真 。 用 该 方 法 不 仅 可 i i mu n 利
基于ADAMS的烟草移栽机用双曲柄连杆机构运动仿真分析
基于ADAMS 的烟草移栽机用双曲柄连杆机构运动仿真分析
马启武1,杨永发1*,孙有祥2
(1.西南林业大学机械与交通学院,云南昆明650224;2.云南省农业机械研究所,云南昆明650031)摘
要:分析了烟草移栽机双曲柄连杆机构的工作原理,建立了该机构的运动学模型,采用ADAMS 软件建立
了该机构的虚拟样机模型,并测试其重要连杆和重要点的合成运动特性。仿真实验结果显示,双曲柄连杆机构的运动特性能够满足烟草移栽机的移栽运动要求。
关键词:ADAMS;烟草移栽机;双曲柄连杆机构;运动学分析中图分类号:TP 391.9
文献标识码:A
文章编号:2095-2953(2012)01-0046-03
Kinematics Simulation Analysis of Double-crank Connecting Rod
Mechanism for Tobacco Transplanters Based on ADAMS
MA Qi-wu 1,YANG Yong-fa 1*,SUN You-xiang 2
(1.College of Machinery and Traffic,Northwest Forestry University,Kunming Yunnan 650224,China;
2.Yunnan Agriculture Machinery Research Institute,Kunming Yunnan 650031,China )Abstract :The wo rking principle of the do uble -cra nk co nne cting ro d m e cha nis m o f a toba cco tra ns pla nte r is a na lyz e d,a kine m a tics m o de l o f the m e cha nis m is es ta blis hed,ADAMS s o ftwa re is us e d to e s ta blis h a virtua l pro to typing m o de l o f the m e cha nis m a nd the jo int m o tio n chara cte ris tic o f its im po rta nt co nne cting ro d a nd im portant po ints are te s ted.The s im ulation e xpe rim e nt res ults s ho w that the do uble -crank co nne cting ro d ca n m e e t the tra ns pla nting m o ve m e nt re quire m e nts o f to bacco tra ns pla nters .
基于PRO/E的曲柄连杆机构的建模与仿真研究
杨林 建 百度文库
,
Y NG Lnj n A i-a i
( 四川工程职业技术学院 ,德阳 6 8 0 ) 1 0 0
摘
要 :本文根据机械系统动态仿真技术理论 ,介绍一种基于P o 和S lw rs r /E oi ok 工程 软件 的曲柄连杆 d 机构动力学仿真分析方法 。运用P o E r / 对其三维实体建 模及m c ai 模 块对其进行装 配仿真 ehn m s 和运动学分析 , 运用S lw rs od ol软件对曲轴进行应力分析 , i < 为曲柄连杆机构的选型 、优化设计 提供了一种有效的新思路。具有 一定的工程应用价值 。
力 , 工作 中承受 周期 性 的复 杂交变 载 荷 。曲轴 的 在 伸 臂 端 有 hl 0的 锥 度 , 有 带 风 扇 的连 轴 节 与 电 装 动机相连 , 曲轴 的 另一 端 有 插 入油 泵 齿 轮 轴 的孔 ,
通 过 孔 端 的 盘 带动 齿 轮 油泵 工作 。主 轴 颈 和 曲 拐 颈 内钻 有 轴 向和 径 向 油 孔 。该 设 计 尺 寸 分 别 为 曲
算 结 果都 没 有 明显 影 响 。在选 定 的 4 o种计 算 工 况 中 ,随 着 曲轴 转 角 的 变化 ,最 大 等 效 应 力 的 位 置 也 会 发 生 改变 ,将 出现 在 不 同 的 曲 拐处 ,而 且 有
的工 况 最 大 等 效 应 力 出现 在 主 轴 颈 圆 弧 倒 角 处 , 有 的工 况 出现 在 连 杆 颈 圆弧 倒 角处 。在 一 个 完 整 的工 作 循 环 中 , 曲轴 转 角 为 1。 , 曲轴 上 出 现 7时
发动机曲柄连杆机构建模与仿真共3篇
发动机曲柄连杆机构建模与仿真共3
篇
发动机曲柄连杆机构建模与仿真1
发动机是现代汽车的核心部件,而发动机的曲柄连杆机构是其重要组成部分。曲柄连杆机构是将活塞的往复直线运动转化为曲柄的旋转运动,并将曲柄的旋转运动传递到汽车的传动系统,驱动汽车前进。因此,对曲柄连杆机构的建模与仿真研究具有非常重要的意义。
建模是对一个系统或过程的抽象和简化,建立数学模型并用计算机仿真求解。而曲柄连杆机构建模与仿真,是指在计算机软件的帮助下将传统的手工绘图、计算曲柄连杆运动轨迹的工作转化为计算机模型建立、仿真分析的过程。这种方法的好处是可以大大提高计算效率,同时可以方便的进行参数化分析,探究系统的适用性以及其内部机制。
曲柄连杆机构建模的第一步是建立坐标系。我们需要确定一个参考点,通常是发动机曲轴中心线。接着,我们需要定义每个零件的位置,通过坐标系来描述。例如,对于一个柄头与曲轴的配合,我们需要确定其位置和姿态。
曲柄连杆机构的建模需要包括曲轴、连杆和活塞。在建模时,我们需要确定曲轴的几何尺寸和转动轴线的位置,这样才能计算出曲轴相对坐标系的位置和姿态。对于连杆,我们需要定义其长度、部位的尺寸和材料以及其他参数,同时也需要考虑连
杆的固定方式。活塞建模需要考虑它的直径、长度以及密封件等参数。
建模完成后,我们需要用计算机软件来进行仿真分析。在仿真分析时,需要输入相关的工作参数(如发动机的工况、所加载的载荷等),以获取系统在不同参数下的性能表现。仿真分析主要包括如下几方面:
(1) 运动学分析:通过对曲柄连杆机构中每个零件的几何形状和位置关系的分析,得出其运动轨迹,进而分析每个零件的运动状态。
钻井泵曲柄连杆机构的运动仿真分析
第 4期
2 1 年 2月 01
科
学
技
术
与
工
程
⑥
V0 . No 4 F b. 011 1 11 . e 2
171 1 1 2 1 ) — 8 7 0 6 — 8 5( 0 1 4 0 2 — 4
S i n e Te hn lg nd En i e i g c e c c o o y a gne rn
析 的基 础 。钻井 泵 的振 动 、 噪声 大部 分 来 源 于 曲柄
连 杆机 构 , 因此对 其 运 动 学 特性 进 行 研 究 是 提 高钻 井 泵性 能 的 有 效 途 径 。本 文 的研 究 对 象 是 采 用 对
心式 曲柄 连杆 机 构 , 过 Sl Wok 运 动仿 真 模 通 oi rs的 d
曲线等 。通过运动特性分析找 出 曲柄连 杆机构的运动规律 , 为提 高钻 井泵整机 的稳定 性和 曲柄连杆机 构 的设计研 究提供理
论依据 。
关键词
钻 井泵
Fra Baidu bibliotek
曲柄连 杆
运动
仿真
中图法分类号
T 3; H 8
文献标志码
A
钻井 泵 又 称 泥浆 泵 , 称 作 钻 井 工 程 的 心 脏 。 被
1 1 曲柄 连杆 机构 的数 学模 型 .
基于ANSYS和ADAMS的发动机曲轴动力学仿真_樊振纲
基于ANSYS和ADAM S的
发动机曲轴动力学仿真
樊振纲,李 强
(内蒙古工业大学机械学院,内蒙古呼和浩特010051)
摘 要:结合虚拟样机技术和有限元分析技术,使用Pro/EN GN EER和A DA M S建立发动机曲
轴连杆机构的虚拟样机后,对曲轴连杆机构进行了多体动力学仿真,得到发动机曲轴承受的动
态载荷,从曲轴所受载荷中找出最大值,然后使用ADAM S与AN SYS的接口,将载荷施加在曲
轴的有限元模型上,最后使用AN SYS计算了曲轴的最大应力和应变,找出了曲轴受力的危险
部位,为曲轴的优化设计提供参考。
关键词:曲轴;动力学;A NSYS;A DA M S;Pro/EN GN EER
中图分类号:T K413.3+1;T B115 文献标识码:B 文章编号:1671-5276(2007)03-0089-03
Dynamic Analysis of Engine Crankshaft Based on ANSYS and ADAMS
FAN Zhen-gang,L I Qiang
(I nner Mo ngolia U niversity of T echnology,Huhehao te010051,China)
A bstract:Combining V P T w ith F EA,this paper builds a vir tual prototype of crankshaft and link mechanism of a engine by Pro/ENG N EER and A DA M S.Based on the virtual prototype,A DA M S is used to do a kinematics and dy namic simulation to g et dynamic loads on the crankshaft.A t last,throug h the interface betw een ANSYS and ADAM S,the peak loads are applied o n the F EA model of crankshaft.The paper accomplishes the finite element analy sis fo r the crankshaft and finds its dangerous parts to offer references for crankshaft design.
基于ADMAS的曲柄滑块机构参数化设计与仿真研究
关键词 曲柄连杆 机构建模 仿真 分析
连杆 机构是 由若 干构件 以低副连接 而成 的机构 ,
对 它 的研 究和设计 一直是机 构学 中的一个重要 课题 。 其主要特 点是 :低 副为面接触 ,压强低 ,磨损 量小 ,
F在 机架 』 4 F上往 复移 动, 如图 l 所示 。如 果 曲柄沿 图示 转 动方 向以逆 时针 方 向转动 ,则 在滑 块 F移动 的反方 向添加 工 作阻 力 P。滑 块 F 的移动 是通 过摇
用 AD AMS 软件 创 建机 构 的各 个 部件 ,先 在 分别 创建 主 曲柄 BC 、副 曲柄 AC及连 杆 DF。以 曲 柄 BC为例 :确 定 长 度 b = 2 0 0 mm,其 他 参 数 合 理 选 择 。在 AD AMS Vi / e w 工作 窗 口中先 用 鼠标左 键
精 密制造 与 自动化
2 0 1 3年 第 2期
基于 AD MAS的 曲柄滑块机 构参 数化 设计 与仿真研 究
贺 艳 邹 兆东 。 马文涛 李 新
( 1 . 新疆工程学院机械工程系
2 . 新 疆 油 田公 司石 西作业 区
摘 要
乌鲁木齐 8 3 0 0 9 1 ;
新 疆克 拉玛 依 8 3 4 0 0 0 )
速 度快 而准确 。利 用软 件 A DA MS可 进行 曲柄 滑块
机 构 的造 型与模 拟仿真 ,实现构 件 的工作 阻力 、位
曲柄连杆机构运动分析
曲柄连杆机构运动分析
四缸发动机曲轴、连杆和活塞的运动是较复杂的机械运动。曲轴做旋转运动,连杆做平动,活塞是直线往复运动。在用Pro/Engineer做曲轴、连杆和活塞的运动分析的步骤如下所示[20]:
(1)设置曲轴、连杆和活塞的连接。为使机构能够按照预定的方式运动,须分别在曲轴与机体之间、连杆与曲轴之间、活塞与连杆之间添加销钉。在活塞与机体之间添加滑动杆连接。
(2)定义伺服电动机。利用伺服电动机驱动曲轴转动。
(3)建立运动分析。
(4)干涉检验与视频制作。
(5)获取分析结果。
7.1 活塞及连杆的装配
7.1.1 组件装配的分析与思路
活塞组件主要包括活塞、活塞销和活塞销卡环,连杆由连杆体和连杆盖两部分组成,将活塞组与连杆组分别组装,工作时用螺栓和螺母将连杆体、连杆盖和曲轴装配在一起,用活塞销将连杆小头和活塞装配在一起[21]。
7.1.2 活塞组件装配步骤
1、向组件中添加活塞
新建组件文件,运用【添加元件】,将活塞在缺省位置,完成装配。
2、向组件中添加活塞销卡环
(1)在“约束类型”中选择“对齐”选项,将卡环中心轴与活塞销孔中心轴对齐;
(2)选择“匹配”选项,将卡环外圆曲面与卡环槽曲面相匹配,完成两个活塞销卡环的装配。
3、向组件中添加活塞销
(1)选择“对齐”选项,将活塞销中心轴与活塞销座孔的中心轴对齐;
(2)选择“匹配”选项,将活塞销端面与卡环端面相匹配,完成活塞销的装配。
装配结果如图7.1所示:
图7-1 活塞组装配结果
Figure7-1Piston assembly results
7.1.3 连杆组件的装配步骤
双对置发动机曲柄连杆机构的运动学仿真
76
科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N
工 业 技 术
随着科学技术的发展,发动机在人们生活中的地位日趋重要。在工业生产、交通运输等领域,发动机作为重要的动力能源被广泛应用。目前,在全球污染日趋严重和资源紧缺的局势下,我们急需一种节能高效的发动机。在2008年的美国工程汽车工程学会年会上,双对置发动机以其对置活塞对置气缸的特殊构造和高效节能的特性引起了汽车工业的高度重视
[1]
。
本文对双对置发动机的主要运动机构
——曲柄连杆机构运动进行分析与仿真。曲柄连杆机构是发动机的重要组成部分,是发动机完成能量转换、产生并传递动力的机构。在发动机产品研究中,曲柄连杆机构运动学仿真分析是必需的。对其运动特性的研究,分析各个运动部件的运动规律,可以为发动机曲柄连杆机构优化设计奠定基础[2]。为了更好地研究双对置发动机的性能,我们首先对其曲柄连杆机构进行分析与仿真。
为缩短开发周期、节省成本,我们利用虚拟样机技术进行研究。目前,A D A M S 软
件是由美国机械动力公司(Mechanical Dy-namic Inc)开发的虚拟样机分析软件,是最优秀和最权威的机械系统动态仿真软件[3]。AD AM S软件支持并行工程环境,将为我们节省大量的时间和经费。利用AD AM S软件建立参数化模型可以进行设计研究、实验设计和优化分析。
本文以某柴油机的相关参数为参考,以A DA MS 软件作为平台,建立双对置发动机曲柄连杆机构模型,并进行相关的运动学理论分析和计算机仿真。
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课程设计任务书
目录
1 绪论 (1)
1.1CATIA V5软件介绍 (1)
1.2ADAMS软件介绍 (1)
1.3S IM D ESIGNER软件介绍 (2)
1.4本次课程设计的主要内容及目的 (2)
2 曲柄连杆机构的建模 (3)
2.1活塞的建模 (3)
2.2活塞销的建模 (5)
2.3连杆的建模 (5)
2.4曲轴的建模 (6)
2.5汽缸体的建模 (8)
3 曲柄连杆机构的装配 (10)
3.1将各部件导入CATIA装配模块并利用约束命令确定位置关系 (10)
4 曲柄连杆机构导入ADAMS (14)
4.1曲柄连杆机构各个零部件之间运动副分析 (14)
4.2曲柄连杆机构各个零部件之间运动副建立 (14)
4.3曲柄连杆机构导入ADAMS (16)
5 曲柄连杆机构的运动学分析 (17)
结束语 (21)
参考文献 (22)
1 绪论
1.1 CATIA V5软件介绍
CATIA V5(Computer-graphics Aided Three-dimensional Interactive Application)是法国Dassault公司于1975年开发的一套完整的3D CAD/CAM/CAE一体化软件。它的内容涵盖了产品概念设计、工业设计、三维建模、分析计算、动态模拟与仿真、工程图的生成、生产加工成产品的全过程,其中还包括了大量的电缆和管道布线、各种模具设计与分析、人机交换等实用模块。CATIA V5不但能保证企业内部设计部门之间的协同设计功能而且还可以提供企业整个集成的设计流程和端对端的解决方案。CATIA V5大量应用于航空航天、汽车及摩托车行业、机械、电子、家电与3C产业、NC加工等领域。
由于其功能的强大而完美,CATIA V5已经成为三维CAD/CAM领域的一面旗帜和争相遵从的标准,特别是在航空航天、汽车及摩托车领域。法国的幻影2000系列战斗机就是使用CATIA V5进行设计的一个典范;波音777客机则使用CATIA V5实现了无图纸设计。另外,CATIA V5还用于制造米其林轮胎、伊莱克斯电冰箱和洗衣机、3M公司的粘合剂等。CATIA V5不仅给用户提供了详细的解决方案,而且具有先进的开发性、集成性及灵活性。
CATIA V5的主要功能有:三维几何图形设计、二维工程蓝图绘制、复杂空间曲面设计与验证、三维计算机辅助加工制造、加工轨迹模拟、机构设计及运动分析、标准零件管理。
1.2 ADAMS软件介绍
ADAMS即机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems),该软件是美国MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)开发的虚拟样机分析软件。目前,ADAMS己经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。根据1999年机械系统动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料,ADAMS软件销售总额近八千万美元、占据了51%的份额。
ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库,创建完全参数化的机械系统几何模型,其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法,建立系统动力学方程,对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析,输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、
碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。
ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件,用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。另一方面,又是虚拟样机分析开发工具,其开放性的程序结构和多种接口,可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。ADAMS软件有两种操作系统的版本:UNIX版和Windows NT/2000版。
1.3 SimDesigner软件介绍
SimDesigner for CATIA V5 系列产品是构建于CAA V5的体系结构上,并与Dassault Systemes公司达成密切合作伙伴关系而开发。
Simdesigner使CATIA用户能够以集成和可扩展的方式获取MSC.Software公司仿真工具和技术,从而在整个产品生命周期中减少设计和物理试验的成本。
SimDesigner for CATIA V5产品家族由创成式(Generative)产品系列、接口类产品系列、垂直应用产品系列和针对特定学科的配置组成。
SimDesigner 创成式产品系列将MSC.Software仿真解决方案无缝集成到CAD环境中,侧重于对产品。
进行多学科综合的特性评估,例如结构线性、动力学、热、结构非线性等。 SimDesigner 接口类产品系列在CATIA环境与客户所拥有的独立的VPD产品之间提供了无缝的双向链接。SimDesigner垂直应用类产品可以在CATIA V5环境下进行产品评估及流程知识的捕获、存储和重新利用,这些知识涉及产品制造、测试和验证等各个方面。
SimDesigner当前提供了三个产品配置,为解决特定类型的相关问题提供了一组分析产品。
1.4 本次课程设计的主要内容及目的
本次课程设计主要内容:利用CATIA软件中的零件设计模块对曲柄连杆机构的所有零件进行建模,然后利用软件的装配模块把曲柄连杆机构的所有组成零件按照一定的位置关系进行装配,最后利用ADAMS软件对曲柄连杆机构进行运动学仿真和分析。
本次课程设计的主要目的:通过完成以上的内容,对CATIA软件零件设计模块、装配模块和ADAMS软件运动仿真及分析的应用有了更加深入的了解,对软件的操作更加熟练,最终达到熟练掌握这门软件的目的。