[硕士论文] 大连理工大学专业学位硕士学位论文-发动机曲柄连杆机构三维建模... [复制链接]

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　　大连理工大学专业学位硕士学位论文 发动机曲柄连杆机构三维建模与性能仿真，共76页，37117字。
　　
摘要
　　
发动机曲柄连杆机构是发动机中最重要的部件之一，它承受复杂、交变的冲击载荷，是发动机设计的重点和难点。传统设计、分析方法的简化难以满足实际的需要，而逆行工程造型软件的发展使得精确地分析曲柄连杆机构动力学响应问题成为可能。
　　
本文探讨用虚拟样机技术,通过多体动力学仿真手段对发动机曲柄连杆机构动力学性能进行了研究。作为一个新思路、新方法，应用逆向工程造型软件Imageware和多体动力学仿真软件ADAMS,构造了一个发动机曲柄连杆机构系的虚拟样机模型。基于这个虚拟样机模型，选用ADAMS软件对曲柄连杆机构进行了运动学，动力学分析,得到了曲柄连杆机构各构件在任意时刻，任意位置的运动规律(位移，速度，加速度等)和构件间的作用力。在几何建模的过程中,简化能够减少计算量但却不会影响求解精度的细小特征。采用UG格式作为Imageware和ADAMS软件信息传递标准。并给出了动态仿真过程，在整个工作行程中的响应。从而得以进行发动机曲柄连杆机构优化设计。
　　
研究结果表明，利用虚拟样机技术，结合逆向工程造型软件Imageware进行三维造型手段，可以完成发动机曲柄连杆机构的动力学响应分析工作，获得了很好的仿真结果，同时对于发动机曲柄连杆机构的改进设计，提高发动机设计水平及提高发动机整机性能有着重要意义，是既经济又有效的科学化手段。
　　
关键词：曲柄连杆机构; 多体动力学; 逆向工程; Imageware; ADAMS
　　

　　
目录
　　
摘要    I
　　
Abstract    II
　　
引言    1
　　
1  绪论    2
　　
1.1    课题研究的目的和意义    2
　　
1.1.1  问题的提出    2
　　
1.1.2  研究目的和意义    2
　　
1.2    国内外研究现状    3
　　
1.2.1  机构动力学分析方法的研究现状    3
　　
1.2.2  现代设计理论和方法在发动机开发中的应用    4
　　
1.2.3  国内外对发动机机构平衡的研究现状    5
　　
1.3    本文主要研究内容和技术路线    6
　　
2  发动机曲柄连杆机构动力学    7
　　
2.1  曲柄连杆机构运动学分析    7
　　
2.2  曲柄连杆机构动力学分析    9
　　
2.3  简化后的机构受力分析    10
　　
2.3.1  机构运动件的质量换算    10
　　
2.3.2  简化后机构受力分析    12
　　
2.4  曲柄连杆机构对机体的作用力    13
　　
2.5  发动机的平衡分析与平衡方法    14
　　
2.5.1  离心惯性力的平衡    14
　　
2.5.2  往复惯性力的平衡    14
　　
2.6  本章小结    15
　　
3  逆向工程及其测量方法研究    16
　　
3.1  逆向工程概述    16
　　
3.1.1  逆向工程在引进技术中的应用    17
　　
3.1.2  逆向工程在实际中的应用    18
　　
3.2  逆向工程测量方法    19
　　
3.2.1  接触式数据采集方法及优缺点    20
　　
3.2.2  非接触式数据采集方法及优缺点    21
　　
3.3  逆向工程测量设备    23
　　
3.4  逆向工程测量数据格式转换    24
　　
3.5  本章小结    25
　　
4    26
　　
4.1  点云数据的处理模块    26
　　
4.1.1 点云数据预处理    26
　　
4.1.2  点云数据的处理模块规划设计    27
　　
4.2  曲线构建模块的规划设计    34
　　
4.3  三维曲面构建模块的规划设计    35
　　
4.4  本章小结    37
　　
5  逆向工程在曲柄连杆机构开发中的研究    38
　　
5.1  lmageware软件介绍    38
　　
5.2  曲柄连杆机构数据采集及预处理    41
　　
5.2.1  曲柄连杆机构数据采集    41
　　
5.2.2  曲柄连杆机构数据预处理    42
　　
5.3  曲柄连杆机构的曲面重构    43
　　
5.4  本章小结    46
　　
6  采用ADAMS对发动机曲柄连杆机构动力学的仿真研究    47
　　
6.1  仿真分析软件ADAMS简介    47
　　
6.2  仿真模型建立    48
　　
6.2.1    系统运动约束的确定    48
　　
6.2.2  曲柄连杆机构几何模型建立    49
　　
6.3  曲柄连杆机构动态特性的仿真分析    50
　　
6.3.1  评价指标体系的建立    50
　　
6.3.2  多刚体动力学模拟结果与理论计算结果的比较    51
　　
6.3.3  曲柄连杆机构多刚体动力学模拟结果分析    53
　　
6.4  简化模型计算结果误差的模拟研究    54
　　
6.4.1  曲柄连杆机构多刚体动力学模拟结果分析    54
　　
6.4.2  简化模型计算结果误差    55
　　
6.５  曲柄连杆机构的参数优化    57
　　
6.5.1  曲轴质心位置对发动机干扰力的影响    57
　　
6.5.2  曲轴质量对内燃机干扰力的影响    59
　　
6.5.3  曲轴质心位置与质量同时改变对机体干扰力的影响    61
　　
6.6  参数优化结果    62
　　
6.7 本章小结    63
　　
结论    64
　　
参考文献    65
　　
致谢    67
　　
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