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基于Adams发动机振动仿真的研究.pdf

基于Adams发动机振动仿真的研究.pdf

上传者: purecccc 2012-07-05 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《基于Adams发动机振动仿真的研究pdf》,可适用于人文社科领域,主题内容包含叉车技术圆基于Adams发动柚振动仿直硇研究合肥工业大学噪声与振动工程研究所口丁乾坤刘正士前言:发动机振动噪声是主要的车内振动噪声因此发动机振动成为符等。

叉车技术圆基于Adams发动柚振动仿直硇研究合肥工业大学噪声与振动工程研究所口丁乾坤刘正士前言:发动机振动噪声是主要的车内振动噪声因此发动机振动成为技术人员需要解决的首要问题。在发动机的设计开发过程中运用虚拟样机技术就可进行样机的测试找出和发现潜在的问题进而更加方便快捷改进产品设计、提高产品性能。图l发动机前左、右悬置的安装示意图调试一款.吨叉车的发动机(直列四缸式)前左、右悬置的减振效果分别用国产件和进口件测试对比分析各自的减振效果进而进行国产件替代进口件的可行性分析。悬置安装在发动机底脚和车架支脚之间如图l所示。图中l、、、为四个压电式加速度传感器主要用于采集测试位置的垂直振动加速度信号。将发动机底脚上传感器l、采集所得信号作为两路输入信号车架底脚上传感器、采集所得信号作为两路输出信号。对比振动加速度来衡量悬置的减振效果。大量文献介绍在利用Ada进行发动机振动分析时都是在Ada鹏环境中建立质量块然后对其赋值进行分析包括发动机的质量、质心位置等参数以代替复杂的发动机模型。当然对于发动机整体振动模态分析这种方法是可行的但是对于本课题需要更细致的分析发动机悬置的受力情况时仿真结果并不能完全反应出真实情况。常规分析方法.在Ad踟s环境中建立发动机的质量块模型在Ad锄s/View环境中建立的发动机质量块模型该发动机采用三点悬置前左、右悬置采用同一种型号减振垫经测试三向刚度值主要参数见表l。橡胶悬置通常采用合成橡胶或天然橡胶硫化到金属支撑板上因此可简化为一端固定在发动机上另一端固定到车架上的弹性体具有沿三个轴线方向的线刚度和阻尼在Ad枷s软件中轴套(Bushing)工具也具有三个方向的线刚度和阻尼因此可用轴套模拟橡胶悬置。车架视为刚体因此轴套一端与发动机相连另一端可直接与大地相连。模型中给(Bushing)施加相同的三向相刚度值。安装位置参照实物见表。表l悬置的刚度IKx}KyKzI刚度(N删)ll表前左右悬置的初始安装位置XYZ前左悬置(r姗)一O前右悬置(唧n)图发动机受力分析.发动机受力分析首先对发动机进行受力分析如图所示燃气的压力F除了对连杆产生拉压力F外还对气缸壁产生侧向力Fc其大小为:凡:Ft()l=arcsin(入si)()为曲柄、连杆长度之比。连杆力F使连杆轴承B受负荷并在轴柄销中心B处产生切向力凡和法向力其大小分别为:凡:F()CS:F()CS法向力使曲轴受弯曲并以’的形式作用于主轴承切向力与构成力偶其力偶矩即为发动机缸体的转矩:^、:凡.r:n()csp与凡相等的也作用于主轴承与合成又可以分解成沿气缸轴线的力和垂直气缸轴线的力力偶的力偶矩成为倾覆力矩。=一c*=一()当气缸压力F作用于活塞顶部时同样有一作用于气缸盖转矩通过曲轴飞轮传给被驱动机械后者相应有一个反作用力矩:=一作用于飞轮和曲轴倾覆力矩通过发动机体传给发动机悬置悬置给予相应的支反力与一船船=/(是支反力的力臂)。在模型中建立驱动力时可以把发动机汽缸内燃气压力延拓为周期函数这样其它相关的力也可以用周期函数近似表达这样就较好地模拟了实际发动机的工作状况可以获取各个转速下的往复惯性力和力矩。发动机汽缸内燃气温度可达到oo~对活塞的压力~N/c。发动机转速:nq瑚通过以上受力分析计算=aIsin(O.s.n(£))F:osin(£)对发动机施加激励源在曲轴中心施加发动机缸体的转矩在气缸中心处施加发动机倾覆力矩在发动机顶部施加气体压力(其表达式略)。.仿真分析设定仿真时间为.s通过Adanls的后处理模块得到发动机左、右底脚处垂向加速度(左一粗线右一细线)见图与实测发动机左右底脚垂向加速度曲线(图左绿线右一黑线)对比可知仿真结果并不能真实反映发动机悬置的受力振动情况。l图发动机质量块模型左右底脚处图实测发动机左右底脚处垂向加速度曲线E与Adams联合对发动机振动研究由于发动机各汽缸燃气做功次序不同从而导致振动高次谐波出现因此仅仅在发动机质心处施加激励是不能反映发动机的复杂受力情况的。由以上结果对比可知这种质量块模型在研究发动机振动时虽然很方便但是不能更加细致的分析发动机悬置的受力情况时明显不能满足要求这样在以后的悬置参数求解以及国产件替代进口件可行性分析过程中使误差增大后续步骤无法进行。由于发动机内部构件十分复杂其模型的准确性又直接影响到仿真分析结果鉴于在Ad锄s环境中建模困难因此提出在PmE环境中建立发动机运动构件模型后组装成装配体再在MechanisrnPm环境中生成刚体建立各构件之间的约束然后导入到Ada瞄环境中建立约束添加驱动、力或力偶然后进行仿真分析并与试验结果进行比较如果不一致则回到前面的步骤对参数进行修改直l到虚拟样机的仿真结果与试验结果趋于一致。在整个过程中需要对建立模型等前续工作进行不断地修改和完善才能生成所要求的发动机模型其过程可由图表示。图ProE与AdaIIls联合仿真过程.在PmE环境中建立发动机内部各零部件并组装成发动机装配体参照该叉车发动机建立虚拟样机模型该过程需要注意的是单位问题绘制零件图以及组装成装配体都要长度单位都要采用inch否则将无法完成从PmE到AdalTls的数据转换过程。模型导入到Ad帅s环境中再把单位设定为MMKS(Ilili咖【erkil龋IIIlsec.ond)把模型尺寸转换成毫米单位以便给模型添加约束和驱动力。.在Mechanis珈/Pm中生成刚体添加约束MechsⅡlPm是连接三维实体建模软件ENG胍ER与机械动力学仿真分析软件AdaIls的接口模块安装Mechslll/Pm之后在Pm/E装配体环境中就会自动启动完成发动机模型装配后在菜单管理器中选择SetUpMechaIlism命令用RigidBdies把发动机各零部件生成刚体。再往Ad锄s中传送模型直接将模型传送到Ad锄sSolver(AdaHls的求解器)中进行动力学求解也可以将模型传送到Ad跏sVie、v中添加更复杂的约束副或驱动后再进行动力学仿真分析。(添加约束和力叉车技术圆圈也可以在MPro环境中完成。).在Ad锄s环境中添加约束和力将发动机模型导人到Adan坞中调整如图所示。图从E导入到Ada】lIls中的发动机模型..添加约束在各个活塞与连杆问建立球副连杆与曲轴、曲轴与发动机之间建立旋转副活塞与缸体间沿汽缸轴向方向建立移动副以实现各构件之间的相对转动或平动。..建立驱动力表各个活塞上施加的力的表达式活塞力的表达式(N)第一个*sin(o**PI*O.*P)第二个O*sin(O**PI*Ille一.*PI)第三个*sin(***neO.*P)第四个o*sin(o**PI*一.*P)由于该发动机汽缸点火次序为l一因此根据前面的分析考虑各个活塞做功滞后角度对各个活塞施加燃气压力如表所示:然后设定发动机的转速为o)m。.仿真分析按照同样方法进行仿真分析得到发动机左、右底脚处的垂向加速度见图。僻蓁.《叉车薄炎漆I鼍对比图与图可明显看出采用PmE与Ad锄s联合的方式建立的发动机模型更能反映出发动机振动的真实情况与实测结果(图)更为吻合。图细化模型后得到的振动加速度仿真曲线结束语本文详细的阐述了PID/E与AdaIIls联合对发动机振动建模仿真分析的方法详细的对比分析质量块模型与PmE与Ada】【ls联合建模的仿真结果针对以往利用Adarns分析发动机振动时采用的质量块模型的不足提出了更为精确的仿真方法为研究发动机的振动分析悬置的减振效果以及用国产件替代进口件的可行性分析提供了更为精确的仿真数据基础。参考文献武一民等车用橡胶悬置减振块的分析与研究中国:汽车研究与开发:一l郑凯ADAMSo机械设计高级应用实例机械工业出版社.:~王敏轻卡动力总成悬置系统的隔振性能研究及仿真分析.Or:周昌水汽车发动机悬置优化技术研究重庆大学硕士学位论文o:陆际清汽车发动机设计清华大学出版社lo技术》祝大家新年快乐!万事如意!l:

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