基于ADAMS的G6400ZC型柴油机的曲轴_连杆_活塞运动学和动力学仿真(1)
基于ADAMS的往复式活塞压缩机的建模与仿真
基于ADAMS的往复式活塞压缩机的建模与仿真第1章基于ADAMS的往复式活塞压缩机的建模与仿真本章以往复式活塞压缩机的运动为例，介绍在ADAMS环境中进行模型建模和约束的添加，以及对建立好的模型进行仿真分析。
1.1模型分析该模型由气缸、活塞、连杆、中心动力轴架和齿轮组成，如图1-1所示。
图1-1往复活塞式压缩机模型1.2启动ADAMS并设置工作环境1.2.1启动ADAMS双击桌面上ADAMS/View的快捷图标,打开ADAMS/View。
在欢迎对话框中选择“Create a new model”，在模型名称（Model name）栏中输入：compressor。
在重力名称（Gravity）栏中选择（Earth Normal (-Global Y)；在单位名称（Units）栏中选择“MMKS-mm,kg,N,s,deg”。
如图1-2所示。
设置完毕后单击OK按钮，进入ADAMS主页面。
图1-2创建新模型1.2.2设置工作环境（1）对于这个模型，网格间距需要设置的合适以满足要求。
在ADAMS/View菜单栏中，选择设置（Setting）下拉菜单中的工作网格（Working Grid）命令。
系统弹出设置工作网格对话框，将网格的尺寸(Size)中的X和Y分别设置成400mm和400mm，间距（Spacing）中的X和Y都设置成5mm，然后点击OK确定，如图1-3所示。
图1-3设置工作网格对话框图1-4坐标窗口（2）用鼠标左键点击选择（Select）图标，控制面板出现在工具箱中。
用鼠标左键点击动态放大（Dynamic Zoom）图标，在模型窗口中，点击鼠标左键并按住不放，移动鼠标进行放大或缩小。
按键盘上的F4键打开坐标窗口Coordinate Window，如图1-4所示。
1.3齿轮模型的创建及仿真1.3.1创建齿轮模型（1）在主工具箱中右击几何建模按钮（默认的是连杆工具）展开所有的几何建模工具（Rigid Box)。
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析1. 引言1.1 背景介绍机械四连杆机构是一种常见的机械系统，由四个连杆组成，通过铰链连接在一起。
该机构具有简单结构、运动灵活等特点，广泛应用于工程领域中的机械传动系统、转动机械装置等。
随着现代工程技术的发展，人们对机械四连杆机构的运动性能和工作特性提出了更高的要求。
利用ADAMS软件进行机械四连杆机构的运动仿真分析已成为一种常用的研究方法。
通过仿真分析，可以全面地了解机构在不同工况下的运动规律和性能特点，为设计优化和故障分析提供重要依据。
1.2 研究目的本文旨在利用ADAMS软件对机械四连杆机构进行运动仿真分析，探讨其运动规律及特性。
通过建立机构的数学模型，模拟机构在不同工况下的运动状态，分析机构的运动学性能和动力学特性，为设计优化提供理论支持。
借助ADAMS软件的功能，对机构进行参数优化，使机构的性能达到最佳状态。
本文研究的目的包括：1. 分析机械四连杆机构的运动规律，揭示其运动特性；2. 探讨机构在不同工况下的运动状态和特点，评估机构的性能；3. 基于仿真结果，进行参数优化，提高机构的工作效率和稳定性；4. 对机构可能出现的故障进行分析，为机构的维护和保养提供参考。
通过对机械四连杆机构的运动仿真分析，旨在为机械工程师提供设计和优化机构的参考，促进机械系统的创新和发展。
1.3 研究方法研究方法是本文的关键部分，主要包括以下几个步骤：（1）了解ADAMS软件的基本原理和使用方法，包括建模、设置参数、运动仿真等操作。
（2）建立四连杆机构的三维模型，并根据实际情况设置各个连杆的长度、质量、摩擦系数等参数。
（3）设定机构的初始条件和约束条件，如应用驱动力、初始速度、固定关节等，以模拟机构的运动过程。
（4）进行仿真分析，观察四连杆机构在不同驱动力、摩擦系数下的运动情况，包括角速度、位移、加速度等参数的变化。
（5）分析和比较仿真结果，探讨四连杆机构运动特性的影响因素，如摩擦力、驱动力大小、连杆长度等，并对结果进行合理解释。
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析作者：栾建举杜茂华来源：《软件》2020年第02期摘 ;要：机械四连杆机构是机械类的典型机构，其设计与运动分析具有很强的理论性和实践性。
针对作图法和解析法对该类机构进行运动分析的不足，在基于经典机构学理论的基础上，采用ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）动力学仿真方法，可实现对铰链四杆机构的运动特性的直观、高效而准确的计算机辅助分析。
然后，采用多体系统动力学理论，通过ADAMS分析了机构的简化方法并进行运动学仿真，对四连杆机构中杆件的传动角、位移、速度及运动轨迹进行了分析。
关键词：;四连杆机构;多体系统动力学;ADAMS运动仿真中图分类号： TP391;;;;文献标识码：;A;;;;DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.02.035【Abstract】： Mechanical four-bar linkage is a typical mechanism of mechanical category. Its design and motion analysis have strong theoretical and practical properties. In view of the shortcomings of drawing method and analytical method in kinematic analysis of this kind of mechanism， on the basis of classical mechanism theory， Adams （automatic dynamic analysis of mechanical systems） dynamic simulation method can be used to realize the intuitive， efficient and accurate computer-aided analysis of the kinematic characteristics of the four-bar mechanism. Then，based on the multi-body system dynamics theory， the simplified method of the mechanism is analyzed by Adams and the kinematic simulation is carried out. The transmission angle，displacement， speed and motion track of the members in the four-bar mechanism are analyzed.【Key words】： Four-Bar linkage mechanism;;Multi-body system dynamics; ADAMS;motion simulation0;;引言机械四连杆机构是一种机械类的典型机构，常见的平面连杆机构分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。
基于MSC.ADAMS的动力传动系统建模与仿真
基于MSC.ADAMS 的动力传动系统建模与仿真洪清泉 程颖 覃文洁 廖日东（北京理工大学车辆与交通工程学院CAD 室）摘 要：根据动力传动系统的组成及工作原理，在MSC.ADAMS 中分别建立了发动机、液力变矩器、齿轮传动、离合器的动力学模型，并组装成动力传动系统虚拟样机，采用仿真剧本进行总体仿真。
结果表明，利用MSC.ADAMS 进行动力传动系统仿真具有一定的优越性。
关键词：动力传动系统，发动机，液力变矩器，齿轮传动，离合器，仿真剧本动力传动系统是一个典型的多体、多工况、多激励系统，其组成包括发动机、液力变矩器、齿轮传动、离合器等子系统，各子系统仍是复杂的多刚体－柔体系统，其工作过程包括起步、换挡、制动、加速、减速等工况，其受力包括发动机的周期性激励，路面的随机激励，齿轮系统内部激励等。
如何建立动力传动系统的动态模型并仿真其工作过程，对动力传动系统的匹配计算、强度校核、优化设计、疲劳分析、一体化控制具有十分重要的意义。
本文根据MSC.ADAMS 提供的各种建模方法，结合其它软件，实现了动力传动系统一定程度上的虚拟仿真。
1 发动机考虑到发动机的曲轴系当量转动惯量较大，且在不同曲轴转角时发生变化，对整体动态特性影响不能忽略，直接采用发动机稳态外特性和部分特性不能充分描述发动机在动态工况下的真实输出转矩，因此将发动机动力学模型分解为转矩发生器子模型和曲轴系子模型]1[。
在转矩发生器子模型中，将发动机的稳态特性转矩作为施加在曲轴系上的指示转矩，暂不考虑其瞬态特性，将来可以考虑建立详细的燃烧及控制模型。
在MSC.ADAMS 中利用Akima 曲面拟合技术，将某型号柴油发动机的一组部分特性曲线（如图1）拟合为部分特性曲面。
根据部分特性曲面，插值出任意油门开度和发动机转速下的指示转矩值：)0,_,,(engine surface AKISPL T e e αω=式中ωe 为发动机转速，α为油门开度，surface_engine 为发动机特性曲面，0表示输出插值点坐标值。
运用ADAMS进行发动机曲轴系的动力学分析
运用ADAMS 进行发动机曲轴系的动力学分析覃文洁 廖日东北京理工大学车辆与交通工程学院 北京 100081摘 要：往复活塞式内燃机的曲轴及连于其上的活塞、连杆、飞轮等各构件的运动、受力及扭转振动是其动力学分析的主要内容。
本文讨论了运用多体系统动力学分析软件ADAMS 进行发动机曲轴系建模和分析的方法，结合有限元分析软件ANSYS 建立了某型车辆V 型六缸发动机曲轴系的多体系统动力学模型，并对其平衡特性和曲轴的扭振响应进行了分析。
关键词：曲轴系，ADAMS ，多体系统动力学1. 引言往复活塞式内燃机的曲轴系是由曲轴及连于其上的活塞、连杆、飞轮等构件组成的，其动力学分析主要包括各构件的运动与受力分析、发动机的平衡性分析以及曲轴系的扭振分析等内容。
作用于系统上的力来自两个方面，一是气缸内的气体爆发压力，二是运动质量产生的惯性力，它们会对机体产生作用力和力矩。
由于这些力和力矩是不可能完全平衡的，就会造成发动机及其支架的振动，导致紧固件松动，个别零件过载损坏，噪音增大，车辆乘员疲劳等不良后果。
因此有必要在发动机设计阶段进行平衡性分析和曲轴系的振动分析，为设计选型和具体的结构设计提供依据。
传统的分析方法是在对各构件进行运动分析的基础上，计算出各自产生的旋转惯性力和往复惯性力，与气体爆发压力合成后求解出对机体的作用力以及曲轴系振动的激振力，这是一个十分繁琐的过程。
运用机械系统仿真软件ADAMS ，通过建立包括活塞、连杆、曲轴、飞轮在内的整个曲轴系的多体系统动力学模型，不仅可以计算出各构件的运动规律和构件间的作用力，还可以进一步进行平衡性分析和振动分析。
本文针对某型车辆的V 型六缸发动机的曲轴系，在ADAMS 中建立其多体系统动力学模型，并进行了相应的动力学分析。
2. 发动机曲轴系的建模方法根据分析的具体内容不同，发动机曲轴系可以建为不同的模型。
对于平衡性分析而言， 由于考虑的是运动构件惯性力的平衡，可采用多刚体系统模型计算，刚体的质量、质心位置及惯性矩可利用CAD 软件（如Pro/E ）建立其精确实体模型后分析得到。
基于ADAMS的水平对置发动机活塞运动仿真
10.16638/ki.1671-7988.2016.08.034基于ADAMS的水平对置发动机活塞运动仿真王健，李洪钰（沈阳理工大学汽车与交通学院，辽宁沈阳110168）摘要：用UG建立曲柄连杆机构的实体简化模型并进行装配，用ADAMS软件对建立的模型运动学仿真，通过对各部件施加合理的边界和运动副，模拟出曲柄连杆机构中活塞的运动过程，得出其运动学参数，为研究水平对置发动机曲柄连杆机构运动学提供依据。
关键词：UG；ADAMS；运动学仿真中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2016)08-111-02The piston movement simulation of boxer engine based on ADAMSWang Jian, Li Hongyu( Shenyang Polytechnic University, School of automobile and traffic, Liaoning Shenyang 110168 )Abstract: Catia is used to establish the simplified model of crank connecting rod mechanism and assemble it. Using the ADAMS software to establish the model of kinematics simulation and simulate the movement process of piston connecting rod through imposing reasonable boundary and kinematic pair on every part, then obtain its kinematic parameters, which provide basis for researching crank connecting rod mechanism of boxer engine.Keywords: UG; ADAMS; kinematical simulationCLC NO.: U463.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)08-111-02前言四冲程往复活塞式内燃机是一种常用的发动机类型，利用油气混合物燃烧时气体的膨胀使活塞在气缸内移动，通过连杆机构将活塞的平面移动转变成曲轴的转动，与其它原理内燃机相比，这种内燃机具有压力范围广、热效率高、适应性较强的优点[1]。
基于ADAMS的柴油机配气机构动力学仿真分析
基 于 ＡＤ ＡＭＳ的柴 油机 配 气机 构 动力 学仿真 分析
陈仲 海 ，魏 玉 娜 ， 白峭 峰
（ 中北 大 学 机 械 工 程 与 自动化 学院 ， 山西 太 原 ０ ３ ０ ０ ５ １ ）
摘 要 ：利 用 Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ 和 ＡＤ ＡＭＳ软 件 建 立 某 柴 油 机 配 气 机 构 系 统 的 动 力 学 模 型 ， 并对 其进 行 多 体 动 力 学 仿 真分 析 ，得 到 了配 气机 构 进 气 门的运 动规 律 和 关 键 运 动 件 间 的 作 用 力 ， 以及 不 同 转速 对 气 门的 影 响 ， 为
移 动 副 气 门垫 块 与气 门杆 平 面 一平 面 ｉ 约 束
图 １ 配 气 机构 多刚 体 动 力学 模 型
２ ． １ 进 气 门运 动 规 律
图２ 、 图 ３和 图 ４分别为 ３种转 速 下进 气 门位移 、 速 度和加 速度 曲线 。由图 ２ 、 图 ３和 图 ４可 见 ， 随着 发 动机转 速的提 高 ， 气 门的速度不 断增 大 ， 进气 门在 开启 与关闭 时加速度 冲击 较 大 ， 这 与 实 际现 象 吻合 。 当发 动机 转 速 为 ２ ｉ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ时 ， 进 气 门 的 落 座 速 度 为 ０ ． １ ８ ｍ／ ｓ ； 当发动 机转 速为 ２ ３ １ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ时 ， 进 气 门的 落座速度 为 ０ ． ２ １ ｍ／ ｓ ； 当发 动机 转 速 为 ２ ５ ２ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ
作 者 简 介 ： 陈仲 海 （ １ ９ ８ ８ 一 ） ，男 ， 山西 运 城人 ．在 凑硕 士研 究生 ， 主要 从 事 发动 机 总 体 技 术及 结 构 动 态 设计 方 面 的学 习 与研 究 。
基于ADAMS的柴油机曲轴扭振仿真
振动噪声控制 。 E2mail: linwei 0734@ hotmail. com
高 ,人们对乘坐的舒适性要求越来越高 。曲轴在活 塞 、连杆传递的交变载荷作用下产生强烈的振动 , 并通过主轴承把能量传递给机体 ,产生辐射噪声 , 让人难以忍受 。所以 ,无论是从安全性 、乘坐舒适 性 ,还是对环境噪声污染方面 ,扭转振动都应得到 设计者的重视 [ 1 - 4 ] 。
Key words: vibration and wave; diesel engine; single cylinder flameout; multi2body dynam ics; tor2 sional vibration amp litude
随着船舶吨位的提高 , 柴油机功率不断地增 大 ,配套式样也不断增多 ,船舶推进轴系出现严重 扭振的现象也逐步地增加 ,而成为柴油机和动力装 置故障的重要的原因 。曲轴的扭转振动不仅影响 自身的强度和可靠性 ,严重的扭转振动将导致 : 弹 性联轴器连接螺钉切断 ; 弹性元件碎裂 ; 传动齿轮 齿面点蚀各齿断裂 ;凸轮轴断裂 ;局部轴段发热 ;甚 至出现曲轴 、中间轴断裂 ; 这些故障在船舶运输中 将导致巨大的经济损失 ,特别是在军用舰船中 ,将 导致不可设想的后果 。同时 , 随着生活水平的提
高 。如表 1所示 。
表 1 正常工况与第四缸熄火各阶扭振幅值比较
1阶扭 2阶扭 3阶扭 4阶扭 5阶扭 工况 振幅值 振幅值 振幅值 振幅值 振幅值
正常 工况
degree 0. 019
degree 0. 023
degree 0. 030
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)03-0089-03Dynamic Analysis of Engine Crankshaft Based on ANSYS and ADAMSFAN 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.Key words:crankshaft;dy namics;A NSYS;A DA MS;Pro/EN GN EER0 引言发动机是我们日常使用中最广泛的动力机械之一。
毕业设计（论文）-发动机曲轴连杆机构仿真及有限元分析设计-adams
全套图纸加扣 3012250582曲轴连杆活塞组件虚拟样机的建立学院名称：机械工程学院专业班级：机械设计制造及其自动化0501 班学生姓名：号：学指导教师：2009 年6 月摘要柴油机的气缸、活塞、连杆、曲轴以及主轴承组成一个曲柄连杆机构。
柴油机通过曲柄连杆机构，将活塞的往复运动转换为曲轴的回转运动，使气缸内燃油燃烧所产生的热能转变为曲轴输出的机械功。
可见，曲柄连杆机构是柴油机重要的传力机构。
对其运动和受力情况进行分析和研究，是十分必要的。
这种分析研究既是解决柴油机的平衡、振动和总体设计等课题的基础，也是对其主要零部件在强度、刚度、磨损等方面进行计算和校验时的依据。
本文在曲柄连杆机构理论分析的基础上，利用多体动力学理论，三维造型软件Pro/E 及动力学分析软件ADAMS对内燃机曲柄连杆机构的动力学问题进行了虚拟样机仿真分析。
并以CT484Q柴油机为研究对象，在Pro/E中建立CT484柴油机曲柄连杆机构的虚拟样机模型，导入ADAMS中进行动力学分析，绘制出虚拟样机模型中各连接位置处受力仿真结果曲线。
通过本文的研究，展示了一种简捷、高效的机械设计分析手段，对今后同类型的研究乃至更大规模的仿真分析积累了一些经验。
本文的研究也可以为今后内燃机机构的造型、优化设计提供参考依据。
关键词：内燃机，曲柄连杆机构，ADAMS，虚拟样机，仿真AbstractThe Cylinder, piston, connecting rod, crankshaft and main bearings of diesel engine Compose of a crank-connecting rod mechanism. Through the crank-connecting rod mechanism, Diesel engine convert the piston reciprocating motion to the rotary movement of the crankshaft, and make the cylinder generated by fuel combustion energy into mechanical work output of the crankshaft. This shows that diesel engine crank linkage is an important body for transmission force. It is necessary to analysis and research its movement and force. This analysis is the foundation to solve the balance of diesel engine, vibration and overall design, It is the basis for validate and calculate the strength, stiffness, wear, etc.In this paper, based on the theoretical analysis of crank-connecting rod mechanism, use of multi-body dynamics theory, and use the three-dimensional modeling software, Pro/ E and the dynamic analysis software ADAMS to carry out crank and connecting rod for internal combustion engine body dynamics simulation of a virtual prototype simulation. And study CT484Q Diesel Engine, established linkage of the virtual prototype of diesel engine model In Pro/ E, then do dynamic analysis in ADAMS and draw the connection position of the power curve for the simulation result.Through this paper, the study demonstrated a simple and efficient means of mechanical design and analysis for future research as well as the same type of simulation analysis and accumulate some experience. The study of this paper can provide reference for the modeling and optimal design.Key words: Internal Combustion Engine, Crank-connecting rod mechanism, ADAMS, Virtual Prototyping目录第一章绪论··················································1.1 研究的意义···············································1.2 内燃机曲柄连杆机构的工作特点以及难点·····························1.3 国内外研究及手段···········································1.3.1计算机辅助设计（CAD）·····································1.3.2 多体动力学分析（MBS）···································1.3.3 有限元分析···········································1.3.4优化设计理论··········································1.4 主要研究内容和方法··········································第二章曲柄连杆机构的动力学理论分析·······························2.1 内燃机工作过程分析··········································2.1.1压缩始点气体状态·········································2.1.2压缩终点气体状态········································2.1.3燃烧过程及燃烧终点气体状态·································2.1.4膨胀终点气体状态········································2.2 曲柄连杆机构的运动分析·······································2.3曲柄连杆机构的动力学分析······································2.3.1曲柄连杆机构的质量换算····································2.3.2曲柄连杆机构的惯性力和惯性力矩······························2.3.3曲柄连杆机构的动力学分析··································2.4 内燃机工作过程计算··········································第三章曲轴连杆活塞组件的虚拟样机································3.1Pro/E 系统的建模原理及其特点····································3.1.1参数化设计············································3.1.2 特征建模的基本思想······································3.1.3全相关的单一数据库······································3.2 曲柄、连杆、活塞组件几何模型的建立以及装配··························3.2.1活塞组件的建模·········································3.2.2 连杆组建的建模········································3.2.3曲轴组件的建模·········································3.2.4曲轴连杆活塞组件的总装配···································第四章曲柄连杆机构的运动学和动力学分析·····························4.1ADAMS简介及其基本原理·······································4.1.1 运动学和动力学基本概念···································4.1.2 ADAMS中多刚体动力写方程的建立······························4.2ADAMS 中的运动学和动力学分析···································4.2.1 曲柄连杆机构刚体模型的转化和输入·····························4.2.2 曲轴轴系多刚体动力学仿真分析·······························第五章结论与展望·············································5.1 总结····················································5.2 展望····················································致谢························································参考文献·····················································附录·························································第一章绪论1.1研究的意义内燃机是目前世界上应用最广泛的热动力装置，自1860年法国人设计出第一台煤气发动机以来，内燃机无论是在结构上还是在性能上都较以前有了很大的进步。
基于ADAMS的发动机曲轴系动力学仿真.
收稿日期 :2008-04-10修回日期 :2008-05-12作者简介 :王勇 (1982- , 男 , 硕士 , 助理工程师。
研究方向 :舰船监造及抗冲击技术。
E -mail:wy wetmio@126. com文章编号 :1671-7953(2008 04-0031-04基于 ADA M S 的发动机曲轴系动力学仿真王勇 1, 张昭 1, 黄映云 2, 刘震2(1. 海军驻武昌造船厂军代室 , 武汉 430064; 2. 海军工程大学动力工程学院 , 武汉 430033摘要 :建立包括柔性曲轴、活塞组、连杆组及飞轮在内的某型发动机刚柔体混合动力学仿真模型 , 在 1500r/min 工况下 , 对发动机进行刚柔体混合动力学仿真 , 得到了发动机的曲柄销负荷、活塞销负荷及最大动态应力等仿真结果。
关键词 :发动机 ; 曲轴系 ; 刚柔混合 ; 动态仿真中图分类号 :T P391. 9; U 664. 2 文献标志码 :ADynamical Simulation of the Crankshaft Sy stem ofEngine Based on ADAM SWANG Yong 1, ZHANG Zhao 1, HUANG Ying -yun 2, LIU Zhen 2(1. N avy A utho rized Deputy A g ency in W uchang Shipyar d, Wuhan 430064, China;2. Schoo l o f N aval A r chitectur e and Pow er, N aval U niversit y of Eng ineer ing, Wuhan 430033, China Abstract:A rigid mix ed flex ible dy namic simulation model w as built up fo r the engine cr ankshaft w hich in -cluded the crankshaft, the pisto n -co nnecting r od and the fly wheel. By using the mo del, the main dynamic pa -r ameters such as the loadings in crankpins and ma in bear ings, the maximum dy namic st ress of t he cr ankshaft and so on w ere respectively calculated under the rate o f rot ation of 1500r /min.Key words:eng ine; crankshaft system; rigid mix ed f lex ible; dynamic simulat ion由于曲柄连杆机构的整个传动链是由一系列几何形状和刚度、质量各不相同的零部件所组成 , 而且曲轴通过多个轴承与气缸体连接 , 传统的分析方法是在对各构件进行运动分析的基础上 , 计算出各自产生的旋转惯性力和往复惯性力 , 与气体爆发压力合成后求解出对机体的作用力以及曲轴系振动的激振力 , 过程烦琐。
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析发布时间：2021-05-03T09:04:41.948Z 来源：《中国科技人才》2021年第4期作者：杨磊[导读] 文章所设计的后松土器为平行四边形结构，整体悬挂在后机架上，以装配在平地机GR2153平地机为例。
四连杆后松主要由座架、上拉杆、油缸、齿架、下连接体、大齿、小齿等组成，其中座架、上拉杆、齿架、下连接体组成一个平行四连杆机构，其变化的平行四边形有2个，分别为(按照行车方向)左侧1个平行四边形、右侧1个平行四边形，因此在加工时，必须有较高的同轴度与平行度。
郑州飞机装备有限责任公司【摘要】：通过运用ADAMS对机械四连杆机构进行运动仿真分析，能够更深入地理解多体动力学理论，能实现对铰链四杆机构的运动特性的直观而准确分析。
【关键词】：ADAMS；机械四连杆机构；运动仿真引言四杆机构能够承受较大的载荷，各杆件之间的连接处容易润滑；加工制造简便，其运动精度较高；相邻两构件之间的接触相对封闭；四杆机构的构造能够实现许多种运动规律和轨迹需求。
通常机械四连杆机构的主要有急回、压力与传动角、死角三个特性。
1.平行四连杆机构原理文章所设计的后松土器为平行四边形结构，整体悬挂在后机架上，以装配在平地机GR2153平地机为例。
四连杆后松主要由座架、上拉杆、油缸、齿架、下连接体、大齿、小齿等组成，其中座架、上拉杆、齿架、下连接体组成一个平行四连杆机构，其变化的平行四边形有2个，分别为(按照行车方向)左侧1个平行四边形、右侧1个平行四边形，因此在加工时，必须有较高的同轴度与平行度。
卡特140K四连杆有一个压力角，按照四连杆传动要素，压力角α要在0～20°，传动角γ要在70°～90°，这样的传动比较适宜；入土角φ既要保证入土时阻力小，也要保证作业时排土方便，因此后松入土角位为25°～32°时比较合适。
平行四连杆的受力方向均为平行四边形单边受力方向，四连杆每边相当于二力杆，受力方向均是沿端杆方向，也可以理解为平行四边球铰沿平行四边形的分力。
基于ADAMS的柴油机曲轴仿真分析
第37卷 第5期2008年10月 船海工程SHIP &OCEAN EN GIN EERIN G Vol.37 No.5Oct.2008 2)对有空气辅助的喷嘴,其喷孔直径应尽可能的小,但不能造成堵塞,或通过提高其抗堵塞性能以尽可能地减小喷嘴孔径。
3)为了提高“添蓝”喷雾与废气的混合效果,应尽可能的使喷孔呈径向分布,促使废气与“添蓝”喷雾产生湍流现象,增强混合。
4)在兼顾成本的情况下,尽可能的增加喷孔的数量以便于减小喷孔孔径和增强混合。
喷嘴的种类很多,两相流喷嘴不一定是SCR 系统的最佳选择。
本文只是在有限的试验条件下借助试验方法初步确定影响SCR 系统中NO x转化效率的喷嘴主要因素,为该系统选择喷嘴及优化方向提供指导。
在节能方针的指导下,利用单流体喷嘴将是SCR 系统今后的主要优化方向。
参考文献[1]德国工业标准DIN[S].70070:2005.[2]KO EB EL M ,EL SEN ER M ,KROCH ER O.NO x re 2duction in the exhaust of mobile heavy 2duty diesel en 2gines by urea 2SCR [C ]//Topics in Catalysis Vols.30/31,2004,34244.收稿日期:2008204229修回日期:2008205212作者简介:冯兵兵(1982-),男,硕士生。
研究方向:动力装置结构强度、可靠性与经济性研究。
E 2mail :jianmin917@ 文章编号:167127953(2008)0520061204基于ADAMS 的柴油机曲轴仿真分析冯兵兵,钱作勤,林文武(武汉理工大学能动学院,武汉430063)摘 要:为研究柴油机曲轴在正常工况下载荷的变化规律,建立柴油机曲轴轴系动力学仿真模型,并通过曲轴的模态分析得到曲轴的柔性体模型,通过试验测量瞬时转速与仿真结果对比,验证仿真模型的准确性,在此基础上对柴油机曲轴进行模拟仿真分析,得到曲轴载荷变化的一些规律。
基于 ADAMS 的水平对置发动机活塞运动仿真
基于 ADAMS 的水平对置发动机活塞运动仿真王健;李洪钰【摘要】用 UG 建立曲柄连杆机构的实体简化模型并进行装配，用 ADAMS 软件对建立的模型运动学仿真，通过对各部件施加合理的边界和运动副，模拟出曲柄连杆机构中活塞的运动过程，得出其运动学参数，为研究水平对置发动机曲柄连杆机构运动学提供依据。
%Catia is used to establish the simplified model of crank connecting rod mechanism and assemble it. Using the ADAMS software to establish the model of kinematics simulation and simulate the movement process of piston connecting rod through imposing reasonable boundary and kinematic pair on every part, then obtain its kinematic parameters, which provide basis for researching crank connecting rod mechanism of boxer engine.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】2页(P111-112)【关键词】UG;ADAMS;运动学仿真【作者】王健;李洪钰【作者单位】沈阳理工大学汽车与交通学院，辽宁沈阳 110168;沈阳理工大学汽车与交通学院，辽宁沈阳 110168【正文语种】中文【中图分类】U46310.16638/ki.1671-7988.2016.08.034CLC NO.: U463.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)08-111-02四冲程往复活塞式内燃机是一种常用的发动机类型，利用油气混合物燃烧时气体的膨胀使活塞在气缸内移动，通过连杆机构将活塞的平面移动转变成曲轴的转动，与其它原理内燃机相比，这种内燃机具有压力范围广、热效率高、适应性较强的优点[1]。
基于ADAMS的柴油机曲轴多体动力学仿真
基于ADAMS的柴油机曲轴多体动力学仿真
李丽婷;李威;刘子强;李全;冯明志
【期刊名称】《柴油机》
【年(卷),期】2007(029)003
【摘要】以某多缸发动机曲轴为例,采用动力学分析软件ADAMS对曲轴-连杆-活塞机构进行多刚体动力学仿真;结合有限元软件MSC.Patran/Nastran,运用模态分析技术,得到曲轴固有频率及振型,对曲轴刚柔混合体模型进行柔体动力学仿真,得到曲轴动态应力分布变化,更真实地反映了曲轴的工作情况.
【总页数】4页(P5-8)
【作者】李丽婷;李威;刘子强;李全;冯明志
【作者单位】七一一研究所,上海,200090;七一一研究所,上海,200090;七一一研究所,上海,200090;七一一研究所,上海,200090;七一一研究所,上海,200090
【正文语种】中文
【中图分类】TK422
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黄珍里;郭长建;余亿棚
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p056_280柴油机曲轴-连杆-活塞机构的运动学、动力学仿真分析
280柴油机曲轴-连杆-活塞机构的运动学、动力学仿真分析马哲树姚寿广肖民江苏科技大学机械与动力工程学院280柴油机曲轴-连杆-活塞机构的运动学、动力学仿真分析马哲树姚寿广肖民（江苏科技大学机械与动力工程学院江苏镇江 212003）摘要：提出了基于Solidworks和MSC.VN4D平台对柴油机主要运动机构进行多刚体系统运动学动力学仿真的具体解决方案，并基于此方案对PA6-280标准型柴油机的曲轴-连杆-活塞机构进行了运动学和动力学仿真分析。
仿真得到的机构运动学和动力学特性，与理论计算结果吻合较好，可为该型柴油机的曲柄连杆机构的优化和改进设计提供依据。
关键词：运动学仿真；动力学仿真；柴油机；虚拟样机一、前言为了降低产品的生产周期、降低成本、提高产品质量，在机械系统中预先或在生产过程中对其中的零部件进行基于模拟仿真方法的物理场（如应力应变场、温度场等）分析已经得到了非常广泛的应用。
工程中复杂运动机构的运动学、动力学特性，往往很难通过理论计算的方法来获得，借助于功能强大而可靠的基于多刚体系统动力学的仿真软件系统（如Adams和MSC.VN4D等）通过大量的计算可以得到机构中各个运动副实时的运动学动力学性能曲线，这种方法正在掀起机构特性仿真研究的热潮。
多刚体系统动力学是在经典力学的基础上产生的新学科分支，多刚体系统是由多个刚体用各种形式的连接器连接组成的，连接两个刚体的连接器称为铰链，每个铰链连接的刚体偶对称为邻接刚体。
从约束和受力的角度来看，在铰链中可以含有任何性质的运动学约束和相应的约束反力，也可以不含有运动学约束。
实际工程中的许多复杂机械系统都可以简化成多刚体系统。
MSC.VN4D是一个集成了运动学、动力学仿真和有限元分析功能的软件系统。
其具有的主要功能包括：通过自动载荷转换技术对载荷实现自动转换；有限元网格自动划分；可扩充的材料库；可以提供静力、屈曲、自由模态等分析类型；可以直接读取MSC.Nastran 的二进制结果输出文件；可以同时打开多个窗口，从不同角度观察机构运行情况，还可以对多个窗口进行渲染处理；以动画形式显示有限元的计算结果；可以将结果输出为A VI格式、文本格式、HTML格式、VRML格式等。
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第38卷 第3期2009年6月 船海工程SHIP &OCEAN EN GIN EERIN G Vol.38 No.3J un.2009 收稿日期:2008211203修回日期:2008212204作者简介:江国和(1963-),男,博士,研究员。
研究方向:动力机械振动噪声控制。
E 2m ail :jgh2049@DOI :10.3963/j.issn.167127953.2009.03.023基于ADAMS 的G6400ZC 型柴油机的曲轴2连杆2活塞运动学和动力学仿真江国和1,孙玉海2(1.上海海事大学商船学院,上海200135;2.江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003)摘 要:运用U G /ADAMS 软件对G 6400ZC 型柴油机的主要运动部件进行运动学和动力学仿真,通过仿真得到主要运动部件的运动学和动力学特性,仿真结果和理论计算结果吻合。
由此可以得出,通过计算机模拟仿真的手段对柴油机的运动过程、受力情况进行分析是切实可行的。
关键词:运动学仿真;动力学仿真;船舶柴油机;U G/ADAMS中图分类号:U464.133 文献标志码:A 文章编号:167127953(2009)03200882041 G6400ZC 型柴油机工作原理曲柄2连杆机构运动学是分析研究在内燃机的稳定工况下,活塞、连杆及曲柄的运动规律。
G6400ZC 型柴油机为6缸4冲程柴油机,其压缩比为11.5;单缸持续使用功率223kW ,平均有效压力1.46M Pa ,额定转速为500r/min 。
图1为曲柄2连杆机构的几何关系示意图。
图1 曲柄连杆机构简图1.1 活塞连杆运动学分析1.1.1 活塞运动分析1)活塞位移x 的计算。
活塞位移近似公式[1]:x =R (1-co s α)+Rλ4(1-cos 2α)(1)2)活塞运动速度v 的计算。
式(1)对时间求一阶导数,便得速度的公式:v =R ωsin α+λ2sin 2α(2)3)活塞运动加速度a 的计算。
式(2)对时间求一阶导数,便得加速度的公式:a =R ω2(cos α+λcos 2α)(3)根据式(1)、(2)、(3)分别计算出对应整个周期的活塞位移、速度、加速度的理论值。
根据这些分别绘出活塞位移、速度、加速度随时间的变化作为理论曲线。
见图2、3、4。
基于ADAMS 的G 6400ZC 型柴油机的曲轴2连杆2活塞运动学和动力学仿真———江国和,孙玉海图4 活塞加速度随时间变化曲线1.1.2 连杆的平面运动内燃机工作时,连杆作复杂的平面运动;小端随活塞销沿中心线作往复运动;而大端点随曲柄半径作圆周运动。
整个连杆绕活塞销中心线摆动,通常以连杆摆角β来描述其摆动情况。
1)连杆摆角β。
连杆相对于气缸中心线摆角的角位移用β表示。
则可知连杆摆角的近似公式如下:β=λsin α1+16λ2sin 2α(4)2)连杆摆动的角速度β′。
式(4)分别对时间求导得连杆摆动角速度的近似公式为:β′=ωλcos λ1+12λ2sin 2α(5)3)连杆摆动角加速度β″。
式(5)对时间求导得连杆摆动角加速度的近似公式[2]为:β″=-ω2λsin α1+12λ2(1-3cos 2α)(6)根据公式(4)、(5)、(6)分别计算出对应于曲柄转角0～720°的连杆角位移、角速度及角加速度的理论值。
根据这些值分别绘出连杆角位移、角速度、角加速度随曲柄转角的理论曲线。
理论曲线见图5、6、7。
图7 连杆角加速度随时间变化的曲线1.2 活塞连杆动力学分析1)燃气作用力和运动质量惯性力的合成。
作用在曲柄2连杆机构上的力源中,气体压力作用在活塞上,并传给机构的各个构件。
而由于运动而产生的惯性力和离心力都是体积力,它在机构上的作用是在传递过程中逐步增加起来的。
作为动力学计算,可假定沿着气缸中心线方向作用着有气体压力p g 和参加往复运动的总质量m j 所产生的往复惯性力p j 的总作用力p 。
即有总用力公式:p =p g -m j ×aπD 24(7)2)曲柄2连杆机构各构件处的力作用情况①活塞销受力。
往复总作用力传给连杆,由于在一般曲柄转角α下,连杆有一定的摆角β,所以可把力p 分解为两个分力:一个分力p h 垂直于气缸壁,称活塞侧推力;一个分力p c 沿连杆中心线方向,称连杆推力。
它们分别为:p h =psin α1λ2-sin 2β(8)p c =p1co s β=p 1λ1λ2-sin 2α(9)②曲柄销受力。
连杆推力p c 由活塞销传给连杆,然后再传给曲柄销;在曲柄销处又可分解为两个力,即沿着曲柄中心线方向作用的法向力p n 和垂直曲柄回转的切向力p t 。
它们分别为:p t =p c sin (α+β)=p sin (α+β)cos β(10)p n =p c cos (α+β)=p cos (α+β)cos β(11)依式(8)、(9)、(10)、(11)分别计算出对应于曲柄转角0～720°的活塞销和曲柄销的理论曲线,见图8～11。
第3期船 海 工 程第38卷2 ADAMS 运动学与动力学仿真运动分析只考虑运动部件的运动规律而不考虑其受力情况,对于曲轴2连杆2活塞机构,运动学分析的内容是研究活塞的位移、速度、加速度以及连杆的角位移、角速度、角加速度。
各个气缸的运动情况是一样的,只是发火间隔不同。
模型在进行运动学和动力学分析时,对于其中一缸而言,需要添加二个固定副、一个滑移副、三个旋转副,整体需要加在曲轴上的一个旋转驱动。
具体为:底座固定副的添加、曲轴与底座之间旋转副的添加、添加旋转驱动、活塞与活塞销之间固定副的添加、活塞与底座之间滑移副的添加[3]。
2.1 运动学分析在运动学分析中,通过[后处理模块],在[source ]中选择Object ,在[filter ]中选择body ,在[object ]中选择要测量的模型,在[charac 2terisitc ]中选择要测量的量,在[component ]中选择方向,单击[add curves ]即可显示测量的图形,可以同时显示多条曲线,文中就把三个方向上的曲线放到一起显示,见图12。
基于ADAMS 的G 6400ZC 型柴油机的曲轴2连杆2活塞运动学和动力学仿真———江国和,孙玉海连杆推力p c 、活塞侧推力p h 及曲柄上所受切向力p t 随时间变化曲线见图13～15。
可以看出:模拟输出的曲线与理论曲线在数值上的大小和变化趋势上吻合的良好。
差异的出现是由于柴油机在实际工作过程中曲线转速的输出不均匀造成的,而我们的理论计算是建立在曲轴转速均匀的条件下得到的。
2.2 动力学分析结果先将活塞顶部压力随时间变化的数据,以左列为时间,右列为对应各点压力值的形式编辑成一个记事本文件;通过[File Imorot ]倒入数据表,单位为time ,在Function 选项中,选择[Function Builder ],在列表框中选择Spline ,然后选择Aki 2ma Fitting Met hod ,单击Assist 输入相关参数。
单击[分析]按钮,看曲轴2连杆2活塞机构能否正常运动,最后进入后处理模块,进行力的测量。
测量结果见图15。
3 结束语通过建立柴油机曲柄连杆机构多缸体动力学特性的方针模型,在ADAMS 环境下研究了在考虑缸内气体压力、摩擦阻力、以及加在活塞上载荷和约束的条件下,活塞和连杆在直角坐标系下一个运动周期内三个方向上的随时间变化的运动学与动力学特性曲线。
通过比较得出,在ADAMS 软件中分析得出的结果与理论计算的结果吻合的相当好,由此可以得出,通过计算机模拟仿真的手段对柴油机的运动过程、受力情况进行分析是切实可行的,使用这个方法可以为柴油机结构和性能优化提供依据。
参考文献[1]史绍熙.柴油机设计手册[M ].北京:中国农业出版社,1984.[2]郑启福.内燃机动力学[M ].北京:国防工业出版社,1991.[3]李增刚.ADAMS 入门详解与实例[M ].北京:国防工业出版社,2006.K inematics and Dynamics Simulation on Model of G6400ZC Diesel EngineJIANG G uo 2he 1,SUN Yu 2h ai 2(1.Shanghai Maritime University ,Shanghai 200030,China ;2.Jiangsu University of Science and Technology ,Zhenjiang Jiangsu 212003,China )Abstract :Kinematics and dynamics simulation on model of G 6400ZC standard version diesel engine is carried out on the platform of software U G/ADAMS to investigate the kinematical and dynamic characteristic of the main parts.The re 2sult of simulation is very conformable with theoretical computation ,which supplies helpf ul information for optimization design and modification of this engine.K ey w ords :kinematics simulation ;dynamics simulation ;ship diesel engine ;U G/ADAMS。