QJ1E47FMD发动机运动学及动力学仿真计算

QJ147FMD发动机运动学及动力学仿真计算

一、QJ147FMD发动机的参数：

标定转速：6000r/min 曲轴半径：19.6mm 连杆长度：80mm 缸径：47mm

曲柄连杆比：0.245

二、曲柄连杆机构再ADAMS软件中的仿真计算：

上图是燃气的爆发压力和往复惯性力以及合力的曲线图。

上图是用ADAMS软件仿真计算出的往复惯性力和理论计算的比较图。粉色——理论计算，蓝色——仿真计算。理论计算：max=745N,min=-1230N; 仿真计算：max=546.6316N,min=-901.3991N.

出现上诉的原因个人理解是：

（1）仿真计算的往复加速度=理论计算的往复加速度，那么产生仿真计算所得到的往复惯性力和理论计算所得到的往复惯性力之所以不同的原因就在于往复质量的计算；（2）在理论计算中，往复质量的计算是由活塞组的质量+连杆小头的质量，而在小头质量的换算过程中教科书上介绍的方法一般有两种，即两质量和三质量系统来等效代替

连杆。并且可以确定的是用三质量系统来代替两质量系统计算的更为精确只是计算起来比较困难。那么我们可以推想如果可以的话用四质量系统来代替连杆所得到的结果应该比三质量系统来代替连杆是不是更为精确？如果答案是肯定的，那么我们就有理由相信：用无数个质量点来代替连杆系统所计算得到的结果将会比2质量系统来代替连杆计算的精度要高很多，这一点用ADAMS软件可以轻松的做到。（3）现在我们来做一个对比，即同一个连杆用两质量系统和三质量系统分别来代替的时候，同一个连杆在换算到连杆小头质量是如何变化的？很容易想到用三质量系统来代替连杆的时候换算到连杆小头的质量应该比两质量换算到连杆小头的质量要小，那么我们有理由相信：当用无数个质量点来代替连杆的时候，换算到连杆小头的质量要比教科书上按两质量系统来代替连杆换算到连杆小头出的往复质量要小。（4）由于摩托车的发动机的转速很高，所以他的往复加速度很大。我们这次所研究的发动机的加速度的数量级：几千。可见，当往复质量减少1%时，则往复惯性力将减少几十牛。（这也是我们在设计高速发动机的时候要注意减少往复惯性质量的原因，而我们按照理论公式来计算的时候，实际上已经人为的增大了往复质量。）由以上的分析，我们有理由认为用ADAMS仿真软件来进行计算，所得到的结果比按纯理论方法所计算的更为精确。

三、主轴径的受力分析：

（1）我们用ADAMS软件，将所研究的发动机的轴径作为刚体并且还考虑到了轴承的安装位置以及曲柄系统的质心位置的影响之后所得到的曲轴主轴径的受力分析图。

上图是曲轴的两个轴径受力的极坐标图。

上图是两个主轴径在全局坐标系下，测得的X,Y方向的受力图。红色——X, 蓝色——Y.在分析的时候，我们将两个主轴承沿着气缸中心线对称分布，由于曲柄系统的质心并没有在气缸中心线上，所以，两个主轴径的所受的X,Y方向的力并不是完全相同。根据分析，我们可以得到在X方向：（轴径1 max=477.3892N min=-514.7356N; 轴径2 max=340.5474N min=-427.8788N）;在Y方向：（轴径 1 max=6293.3142N min=-95.8769N轴径 2 max=6158.7966N min=-232.8003N）

（2）当改变其中一个轴承的位置时，测得的曲轴轴径的受力图（全局坐标系）：

将轴承1的位置改变13mm（轴向移动）后的曲线：

X方向：

轴承1 max=381.9113N min=-411.7883N 轴承2 max=435.8553N min=-502.8516N

Y方向：

轴承1 max=5034.6514N min=-76.7015N 轴承2 max=7417.4595N min=-251.9444N 四、曲柄销轴径及连杆轴承受力分析图：

五、仿真曲线和理论计算曲线对比分析：

红颜色——ADAMS仿真得到的曲线

蓝颜色——理论计算得到的曲线

（上图是主轴径的极坐标曲线图）

红颜色——理论计算的曲线蓝颜色——仿真得到的曲线

左图：X方向的受力比较图，趋势一样。

理论：max=792.2713N min=-814.9004N 仿真：max=901.7466N min=-817.4795N

右图：Y方向的受力比较图，趋势一样。

理论：max=11989.8167N min=-690.6301N 仿真：max=12452.1109N min=-328.521N

上图是曲柄销受力的仿真和理论计算得到的极坐标图形的比较。

曲柄销x方向的受力图曲柄销y方向的受力图

上图是曲柄销所受的力在X,Y方向的对比图：通过对比可以发现理论计算和仿真得到的曲线有很好的吻合。

红颜色——仿真得到的曲线蓝颜色——理论计算得到的曲线

X方向：理论：max=4960N min=-845N 仿真：max=5104.251N min=-904.4363N

Y方向：理论：max=2070N min=-10300N 仿真：max=2037.2877N min=-10458.1308N