![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/18692604/bg1.jpg)
2
∞
8
年
1
月
第
27
卷第
1
期
机械科学与技术
Janua
巧
2
∞
8
Vo
l.
27
No.l
Mecbanical
Sc
ience
and
Technology
for
Aeroøpace
Engineering
于虚拟方法的发动机曲柄连杆机构优化设计
徐玉梁
1
,付光琦
1
,手且炳锋
2
,靳素华
2
('天津大学,天津
3αm7232
天津内燃机研究所,天津
300072)
徐玉梁
摘
要:为降低多缸发动机曲柄连杆机构的振动,根据多刚体动力学理论,建立了参数化的曲柄连
杆机构动态仿真模型,克服了传统的双质量模型中采用惯性力静力等效法的误差,快速获取其动力
学特性数据;并结合对机构内主要件强度的有限元分析,改进了主要运动件的原始结构。通过以上
工作,改善了曲柄连杆机构的动态特性,降低了发动机的振动,为曲柄连杆机构的优化设计提供了
-种可借鉴的方法。
关键词:曲柄连杆机构;参数化;应拟设计;减振优化
中固分类号
:TK402
文献标识码
:A
文章编号
:1
∞
3
-8
728(2
∞
8)01
,(泊
88
-04
Opthnal Design of
an
Engine Crank-rod Mechanism
Xu Yuliang
1
, Fu Guangqi
1
, Zu Bingfeng
2
, Jin Suhua
2
( 1
Tianjin
University
,
Tianjin
300072;
2
Tianjin
In阳
tal
Co
曲
ustion
Er昭
neR
翻
archlns
伽饵,
Ti
叫
in3
侧
72)
Abstract:
Based
on
the multi-body dynamics
theory
,
we
pre
四川
a
parametric
dynamic
simulation
D
盼
delωreduce
也
e
vibration
of
crank-rod
mechanism.
Thi
s
model
eliminat
刨出
e
computational elror
of
the inertia
force
obtained
by
static
吨
uivalent
principle in
ωnventional
two
咀跚跚
del
,
and can obtain
dynamic
characteristic data
effectively
and accu-
rately.
In
addition
,由
e
original
Structure
w:
副四时
ified
accordi
鸣
ω
由
e
也
ta
obtained and the results
of
finite element
analysis.
AB
a result, the characteristics of
crank-r
叫
mechanism
are
improved
and
由
e
vibration
of
由
e
whole
engine
is reduced. It
offers
a
fe
回
ible
method
for
曲
mdon
E
叫
uction
and
optimal
d
回,
ign
of crank-rod
mechanisms.
Key words: crank-rod mechanism; vibration reduction; optimal design
曲柄连杆机构是发动机振动的主要激励源,随
着汽车工业的不断发展,人们对车辆舒适性的要求
越来越高,对配用发动机的平衡和振动提出了更高
的要求。最新研究和声源识别表明,高平衡性的曲
柄连杆机构设计已成为各国低噪声发动机研究的一
个重要课题[飞虚拟设计方法利用现代计算机仿
真技术,使产品的结构和性能得到模拟,有效缩短产
品开发周期并获得优化设计方案[川。
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、质量各不相同的零件所组成,而且曲
轴通过多个轴承与气缸体连接,采用传统的曲柄连
杆机构双质量模型
[4J
难以准确、快速地确定其动力
学特性。有关文章研究表明,以单缸
195
柴油机为
收稿日期:2(邸
-12-04
作者简介:徐玉梁(1
973
- )
,工程师,硕士,研究方向为车用发动机
的设计与优化,却]@
tjU.
edU.
cn
例,采用双质量模型横向干扰力与倾覆力短的误差
峰值高达
30%
左右
[5J
。
因此,本文以
4
朋柴油机曲柄连杆机构为研究对
象,根据多刚体动力学理论,采用虚拟设计方法,建立
了参数化的动力学仿真分析模型,得出系统评价点受
到力与力矩的激励曲线,并结合有限元的分析结果,
进行优化讨算,使系统对车身的整体激励幅值降低。
1
动力学模型
1.
1
参数化模型
在进行虚拟设计工作中,零件结构的修改与优
化经常要导致计算模型的重新建立与定义,这种重
复的工作浪费了大量的时间。参数化模型把参数化
方法和特征技术有机地结合起来间,极大地提高了
优化设计的效率。在参数化模型中,计算模型记录
零件之间的各种特征关系,当模型中某些零件结构
修改后,计算模型仅需读取修改的零件结构特征参