内燃机曲轴扭振多体动力学分析
发动机曲轴的振动分析
发动机曲轴的振动分析摘要：根据3018柴油机曲轴给定的参数，依据经验公式和实际情况，对曲轴的结构尺寸进行改进。
在适当的简化下，利用三维软件Pro/E，建立曲轴的三维实体模型。
然后利用有限元分析软件ANSYS完成曲轴仿真振动（模态）的分析，并收集仿真模型数据，得出曲轴的前几阶模态，得到曲轴的固有频率和振型。
结果表明，曲轴的固有频率均高于工作转速对应的频率，不易产生共振；曲轴在低阶频率下，主要以弯曲模态为主,随着阶数的增长,变形也随之增大,但变形发生的部位有所不同。
通过模态分析的研究，研究该发动机曲轴振动机理，并提出相应的改进措施，降低曲轴振动。
关键词：曲轴，三维实体模型，模态分析，频率，振型Vibration Analysis of Engine CrankshaftAbstract：According to the parameters of 3018 diesel engine crankshaft is given, on the basis of the empirical formula and the actual situation, the structure size of crankshaft is improved. In the simplified, using 3D software Pro/E, a three-dimensional model of the crankshaft. Then using finite element analysis software ANSYS to complete the simulation of crankshaft vibration (modal) analysis, and collect the data of simulation model, the first few modes of the crankshaft, and obtained the natural frequency and vibration mode. The results show that, the natural frequency of the crankshaft are higher than the working speed of the corresponding frequency, not easy to produce resonance; crankshaft at low frequencies, mainly in the bending mode, with the order of growth, deformation increases, but the deformation of different parts. Through the research of modal analysis, research on the mechanism of the engine crankshaft vibration, and put forward some corresponding improvement measures, reduce the crankshaft vibration.Keywords: crankshaft, three-dimensional entity model, modal analysis, frequency, vibration mode目录1 绪论 (1)1.1课题研究背景 (1)1.2模态分析国内外研究状况 (2)1.2.1 模态分析概述 (2)1.2.2 国外研究状况 (3)1.2.3 国内研究状况 (5)1.3课题研究的目的和意义 (6)1.4课题的主要研究内容 (6)2曲轴三维模型的建立 (7)2.1 Pro/E软件简介 (7)2.2曲轴的工艺分析 (7)2.2.1曲轴的工作条件及设计要求 (7)2.2.2曲轴材料的选取 (8)2.2.3曲轴结构尺寸改进 (8)2.3曲轴的简化 (10)2.4曲轴实体建模 (10)3曲轴的模态分析 (14)3.1 ANSYS简介 (14)3.2曲轴模态分析步骤 (15)3.2.1建立有限元模型 (15)3.2.2指定分析标题 (15)3.2.3定义单元类型 (15)3.2.4定义材料属性 (16)3.2.5划分网格 (17)3.2.6模态分析设置 (18)3.2.7施加边界条件 (19)3.2.8进行求解 (20)3.2.9查看结果 (20)结论 (32)参考文献 (33)致谢 (34)1 绪论1.1 课题研究背景发动机是机器的心脏，是动力设备的核心部件,已经广泛应用于现代工农业中，其性能的好坏直接影响着设备的运行。
扭振简化原则
扭振简化原则
内燃机在工作过程中由于曲轴上作用的周期性变化力矩，使得轴系产生扭振振动。
扭振危害：使发动机相关部件产生附加应力应变，严重时候造成曲轴、齿轮、螺栓断裂。
尤其在激振力矩与轴系出现共振时，这种现象尤为严重。
内燃机轴系运转时，在传递扭矩承受应力的同时，还承受由系统的扭转振动引起的扭振附加应力，扭振应力是周期性变化的应力，叠加在扭转应力之上。
为了确保轴系的疲劳强度，必须了解扭振应力的，并予以限制（曲轴动力学与有限元范畴）
内燃机扭振分析内容
1、将内燃机轴系简化为一个多自由度盘轴系统，计算固有频率和振型；
2、对激振力矩进行谐量分析，算出能在工作转速范围内引起强共振的两三个简谐分量的幅值和初相位；
3、计算强共振转速、共振振幅及曲轴的扭振附加应力；
4、确定减振措施
在内燃机扭振计算初期，可以把内燃机轴系简化为理想的只有转动惯量而无弹性形变形的刚体质量和一些只有弹性变形而无转动惯量的轴段组成的离散系统——当量系统。
转换的基本原则是：
1、惯量较大且较集中的部件作为非弹性惯量元件；
2、惯量较小而分散的部件作为无惯量的弹性元件；
3、阻尼可分为作用在弹性元件上的轴段阻尼和作用在惯性元件上的质量阻尼；
4、激振力矩只作用在惯性元件上。
曲轴轴系的扭转振动讲解
I12 k1,2 1
1
1
I 2 2
0 k1,2 1
I1 I2 k
I1I2
2、双质量扭振系统
A1
A1 I1
A2
I2
A2
结点
3、多质量扭振系统
4、三盘解例
4、三盘解例
设3盘的直径为1m，质量分别为500kg, 1000kg和1500kg。L1=L2=75cm， d=12cm，材料的剪切模量 G=8×109N/m2
相当于在强迫振动的基础上，叠加有阻尼的自由振动。
h
B
h
2
2 p2 2 4n2 p2
1
p
2
2
2n
2
p
2
2n p
2np arctan
2 p2
arctan
1
p 2
2n
B B0
,
B0
h
2
1
1
p
2
2
2
p
2
p
arctan
1
p
2
强迫振动的幅频特性和相频特性
第四节 曲轴轴系的扭转振动
• 曲拐作用力大小和方向变化 • 阻力矩的变化
产生曲轴的扭转振动和弯曲振动。
曲轴的弯曲刚度大，固有频率高，不易产生弯曲振动。 曲轴的扭转刚度小，扭振频率低，易产生扭振。
一、自由扭转振动
1、单质量扭振系统
I k 0
2 0
0
cost
0
sin t
Asin t
二、单质量有阻尼强迫扭转振动
1、单质量有阻尼扭振
阻尼力矩：R －C
I C k 0 2n 2 0
R
Aent sin 2 n2t
基于多体动力学模型的柴油机曲轴振动特性分析
基于多体动力学模型的柴油机曲轴振动特性分析
彭凌溥;柴子涵;金志浩
【期刊名称】《科学技术创新》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】为了减少发动机故障分析曲轴系统的扭转振动,建立了由活塞、连杆、曲轴、飞轮和硅油阻尼器组成的曲轴系统三维模型。
利用多体动力学仿真软件ADAMS,建立了由多自由度组成的刚性混合动力发动机系统的多体动力学模型,对其进行扭振响应仿真,对曲轴的扭振进行分析。
该仿真结果具有较高的精度,该计算方法具有一定的工程应用价值。
【总页数】4页(P217-220)
【作者】彭凌溥;柴子涵;金志浩
【作者单位】沈阳化工大学机械与动力工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TK423
【相关文献】
1.基于多体动力学的柴油机曲轴疲劳强度与寿命分析
2.基于有限元和多体动力学的柴油机曲轴动态强度与冲击响应分析
3.基于多体动力学的柴油机曲轴疲劳寿命分析
4.基于有限元和多体动力学的柴油机曲轴强度与应力分析
5.基于多体动力学和有限元法的柴油机曲轴强度分析
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内燃机曲轴动态特性分析及结构改进
（ ｃ ）节面２ 在Ｚ 轴位移
曲线
：
率 依 然 高 于 基 频 避 开 了共 振 ， 曲轴 的 改进 设 计 是 合 理 的 。表 ５ 为 改 进前 后 的 曲轴 模 态对 比 。选取 同 样 的３ 个 节面 进 行 谐 响应 分析 得 到 的幅 频特 性 曲线
如 图８ ～图 ｌ Ｏ 所示。
参考文献 ：
【 １ 】 白鑫 ， 吕丽平 ， 赵雪梅 ． Ｍｏ ｄ ｂ ｕ ｓ 协 议 在 柴 油 发 电机 组 监 控
系统 中的应用研究［ Ｊ ］ ． 制造 业 自动化， ２ ０ １ ２ ， ０ ３ ： ９ — １ １ ．
【 ２ ］李 鹏 飞 ， 孟泰 ， 王薇婕 ． 基 于Ｍ ｏ ｄ ｂ ｕ ｓ 总线协议 的并行通信
图４ 数 据 处 理 流 程 图
出
童‘ 童‘ 矗‘ 出
． 蠡‘ 出
量‘ ｊ童‘ 矗‘ 童‘ ＆Ｉ 矗‘ ． ． ‘ ．｛重Ｉ 矗‘ 矗・ ｛盘‘ 蠡‘ ． 出
变形 。
～
～
…
一
０
（ ａ ） 节面３ 在Ｘ 轴位移
（ ｂ ） 节 面３ 在Ｙ 轴位移
（ ｃ ）节面３ 在Ｚ 轴位移
图１ Ｏ 节面３ 的 幅 频 特 性 曲线
从 图 中 看 出 曲轴 在 共 振 频 率 ４ ４ ０ Ｈｚ 时 振 幅 最 大 ， 曲轴 的谐 响 应 节 面 在 共 振 时 发 生 的轴 向变 形
如 表６ 所示。
表６ 曲轴谐响应位移对比
３ 曲轴 的结构 改进
３ ． １ 曲轴的结构改进方案 曲轴 改 进 的材料 选 择ＱＴ ８ ０ ０ ，它 的吸振 特 性能
有 效 减 小 变 形 ，但 从 结 构 考 虑 还 要 提 高 曲轴 的 刚
基于GTCrank的柴油机曲轴扭转振动分析
0引言曲轴系是典型的弹性轴系统，它由曲轴和与之相连的运动部件组成。
在柴油机工作过程中，曲轴伴随着扭转、弯曲等各种形式的振动，所以在柴油机固有工作频率范围内，轴系将可能产生共振，从而导致曲轴出现扭转、弯曲等疲劳破坏。
因此，为了在曲轴研发过程中提高产品的可靠性和寿命，我们必须研究并掌握曲轴在工作过程中的振动规律以及载荷的变化规律。
梁兴雨以曲轴系统有限元分析为基础，通过建立由多个自由度组成的发动机刚柔耦合多体动力学系统模型，对构成主要柔性体的曲轴系统进行了扭振响应分析[1]；董俊红通过虚拟样机技术对3缸机的扭振特性与扭转控制进行了深入解析与研究[2]；上官文斌分析了曲轴系统的固有频率和在气缸压力的作用下曲轴前端的扭振[3]。
目前国内外学者对曲轴的研究主要集中在振动特性分析等方面，对于应用虚拟样机技术动力学建模和扭转振动分析的研究相对较少。
本文以4B3.9-G2型柴油机曲轴轴系为分析对象，利用GT-Crank 软件建立该柴油机轴系多刚体动力学模型，并在此基础上进行扭振和整机振动仿真分析；最后调整影响曲轴扭振的相关因素后再次模拟，并对比分析所得结果。
1动力学虚拟样机的建立定义基本模型是多刚体模型建模的首要步骤，我们必须按照软件的要求输入刚体的参数。
柴油机曲轴的设计首先通过查阅相关设计手册大致了解整个设计的步骤，在给定的原始参数和用途等要求的基础上初步确定总体的设计方案。
为了提高曲轴的疲劳强度，保证曲轴的额定寿命在6000~10000小时，需采用合适的材料和工艺方法[4]。
本次设计为4缸直列式柴油机选用整体式全支撑曲轴，结构简图如图1所示。
图1四缸柴油机曲轴简图曲轴模型包括主轴颈、曲柄以及曲柄销三个模块，是柴油机曲轴轴系虚拟样机模型中最核心的一部分。
GT-Crank 软件中，是根据气缸数量将曲轴分段来建立曲轴模型的。
每段曲轴分为主轴颈、两段曲柄、一段曲柄销。
注意曲轴各个部分前后连接的前后顺序，不同的端口对应不同的零部件和作用，如图2所示。
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。
内燃机动力学简介PPT课件
二冲程机的转矩不均匀系 数小于同一缸数的四冲程机。
四冲程高速柴油机的总转矩曲线 (用单位活塞面积的切向力表示)
第15页/共44页
三 内燃机质量平衡
1、曲轴平衡块设计 2、往复质量的平衡
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1 曲轴平衡块设计
平面曲轴平衡块的布置方案 a) 单拐曲轴 b)、c) 二拐曲轴 d) 四拐曲轴
1、气体作用力 2、惯性力 3、单缸转矩和多缸总转矩
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1 气体作用力
作用于活塞的气体作用力为：
Pg ( pg p0 )Fh
式中的pg是缸内气体的绝对压强，p0是曲轴箱气 体的绝对压强，Fh是活塞的投影面积。
pg> p0时，pg是正值，其作用方向是活塞下行方 向，负值pg的作用方向相反。
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四 曲轴轴系的扭转振动
1、概述 2、轴系扭振临界转速 3、扭振减振器
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1 概述
内燃机运转时，在曲轴的每个曲拐上都作用着大小和方向都呈复杂 周期变化的切向力Ft和法向力Fn，因此曲轴产生周期变化的扭转和弯曲 变形。
如同任何一个具有惯性质量的弹性系统一样，使曲轴各轴段互相扭 转的振动，称为扭转振动。
第一部分 内燃机曲轴系动力学
一、曲柄连杆机构运动学 二、曲柄连杆机构受力分析 三、内燃机质量平衡 四、曲轴轴系的扭转振动
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一 曲柄连杆机构运动学
曲柄连杆机构见右图。 活塞的位移x由其上止点开始计量。 则：
x (r l ) r cosα l cosβ
r (1 cosα )
l r
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1 曲轴平衡块设计
发动机曲轴系统扭转振动分析
（ ４）
’ Ｔ（
ｗｔ）
＋∞
＝Ｔｎ ｅｊｎｗｔ＝ －∞
１ ２
∞
ａ０＋ （ ａｎｃｏｓｗｔ＋ｂｎｓｉｎｎｗｔ）
ｎ＝１
（ ５）
式中， Ａｐ 为活塞面积； Ｐｇ 为筒内压力； ｒ 为曲轴半径； ｍ 为等价往复运动部分质量； ｌ 为连杆长度； ω为曲
轴 角 速 度 ； ａ０、ａｎ、ｂｎ 分 别 为 傅 里 叶 系 数 ； θ为 角 位 移 振幅。
Ｔ１ Ｔ２ Ｔ３ Ｔ４ Ｔ５ Ｔ６
Ｊｐ Ｊｄ
Ｊ１
Ｊ２
Ｊ３
Ｊ４
Ｊ５
Ｊ６
Ｊｆ
Ｋｄ Ｋ１ Ｋ２ Ｋ３ Ｋ４ Ｋ５ Ｋ６ Ｋ７
Ｃｄ
Ｃｅ Ｃｅ Ｃｅ Ｃｅ Ｃｅ Ｃｅ
图 ３ 曲轴系统扭转振动的计算模型
图 中 ， Ｃｅ 为 发 动 机 的 粘 性 阻 尼 系 数 ； Ｃｄ 为 减 振 器的粘 性 阻 尼 系 数 ； Ｋｄ 为 减 振 器 的 扭 转 刚 度 ； Ｔ１～Ｔ６ 分别为作用在各曲柄半径上的激振力矩 ； Ｊｄ 为减振 器惯性环的转动惯量； Ｊｐ 为三角皮带轮、减振器极板 以及曲轴第 １ 轴颈中心和前端间的转动惯量； Ｊｎ（ ｎ＝ １， …， ６） 为活塞和连接棒的等价转动部分质量以及
７０
Ｋｄ ／ｋＮ·ｍ·ｒａｄ－１ １６０
４ 计算结果和试验结果的比较
图 ５ 和图 ６ 分别为发动机全负荷运行状态下三
角皮带轮和飞轮相对角位移曲轴系统 １．５ 次、３ 次、
４．５ 次、６ 次振动试验结果和计算Fra bibliotek果。５０
３ 次 １．５ 次 ４．５ 次
扭转振幅 ／ｍｍ
４０
３０
２０
６次
１０ １ ０００ １ ２００ １ ４００ １ ６００ １ ８００ ２ ０００
基于有限元和多体动力学的柴油机曲轴动态强度与冲击响应分析
行 结构缩 减 ， 原结 构 自由度 大 幅度 压 缩 ， 而大 大减 把 从 小计 算规 模 ， 是计算 精度 却没有 受 到大 的影 响 Ｊ 但 。
重孑 和油孔等细微结构 ， Ｌ 因而与曲轴结构 以及实际工 作条件更加接近。多体模型中用分布式非线性弹簧模 拟 曲轴支撑 ， 比常规线性 弹簧 模型更 进一 步 。 舰船柴 油机 曲轴 在 水 下 爆 炸 冲 击 的特 殊 情 况 下 ， 瞬 间受到极 大 冲击 载荷 ， 可 能遭 到 破坏 ， 以有必 要 很 所 进行 曲轴 冲击 下 的强 度 分 析 。 目前 ， 内有 一 些 关 于 国 船舶推进轴系 冲击响应研 究 Ｊ但对于舰船柴油机 ， 零 部件 冲击 响应 研 究 相 对较 少 ， 于 柴油 机 曲轴 冲击 对 响应研 究 基 本 处 于 空 白 。本 文 在 上 文 模 型 的基 础 上， 结合 多体 动力 学 和 有 限元 进行 了 曲轴 系统 模 拟 冲 击 响应研 究 的尝试 。
斌 ， 薛冬新
１６２ ） ０ ３ １
摘 要 ：以某 ｌ ６ Ｖ柴油机曲轴为例， 利用非线性多体动力学与三维实体有限元法对其进行正常工况下强度分析
和模 拟水下爆炸作用下 的冲击响应分析。首先 ， 建立 曲轴等部件 的三 维实体有限元模 型 ， 采用 子结 构法对其进行结构 缩
减， 导人多体动力学分 析软件后添加连接单元 ， 建立轴 系非线性多体动力学模型 。然后 ， 将多体动力学分析结果恢复 到含 油孔 的曲轴三维实体有限元精细模型（ 单拐一 梁模型 ）进行正 常工况一个循环 曲轴动应力计算和疲劳强度分析 。最后 ， ， 进 行冲击载荷作用下 的曲轴动应力计算及强度分析 ， 校核其冲击下 的可靠性 。
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ｇｎｅ，ｈ ｓａ ｔ ｌ ｎ ｌｚ ｈ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｓｏ ｈ ｏ ｓｏ ａ ｉ ｒ ｔｏ ｆａ ｏ ｔ ｅ ｅ ｇｎ ｒ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｔ ｉ ｒｉ ｅ ａ ａ ｙ ｅ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉ ｆｔ ｅ ｔｒｉ ｎ ｌｖｂ ａｉｎ ｏ ｕｔｍｏ ｉ ｎ ｉ ｅ ｃ ａ ｋ ｈ ｆ． ｃ ｃ ｖ
第２ ８卷 第 ４期
２１ ０ ０年 ８月
江
西
科
学
Ｖｏ ． １ ２８ Ｎｏ． ４ Ａｕ ． ０１ ｇ２ ０
Ｊ ＡＮＧＸＩ Ｓ ＥＮＣＥ Ｉ ＣＩ
文 章 编 号 ：０ １ ３ ７ （０ ０ ０ ０ ０ —０ １０ — ６９ ２ １ ）４— ５ １ ４
内燃 机 曲Байду номын сангаас 扭 振 多 体 动 力 学 分 析
Ａｂｔａ ｔＢ ｓ ｇｍ ｌ—ｏ ｙｓｓ ｍ ｓ ｌｔ ｎ（ ｓ ）ｍ ｔｏ ，ｃｍｂｎ ｄｗ ｔ ｆ ｉ ｌ ｎ — ｓ ｃ ： ｙｕｉ ｕｔｂ ｄ ｙｔ ｉ ａ ｏ Ｍ ｓ ｅｈｄ ｏ ｉｅ ｉ ｉ ｔ ｅｅ ｔａ ｒ ｎ ｉ ｅ ｍｕ ｉ ｈ ｎ ｅ ｍｅ ｎ ｌｓ Ｆ Ａ） ｔｅｔｒ ｏ ａ ｖ ｒｔ ｎ ｏ ｕｏ ｏｉ ｎ ｉｅ ｃａ ｋｈｆ ｉ ａ ａ ｚｄ ｉ ｈｓｐｐ ｒ ａ ｉ Ｅ ， ｏｓ ｎ ｌ ｉ ａｉ ｆａ ｔ ｔ ｅ ｅ ｇ ｒｎ ｓａ ｓ ｎ ｌ ｅ ｎ ｔｉ ａ ｅ， ｙ ｓ（ ｈ ｉ ｂ ｏ ｍ ｖ ｎ ｔ ｙ
高的要求 ， 其中内燃机曲轴 轴系的扭转振动 问题 也 日益突出。同时 ， 市场的要求使汽车技术必须 对 Ｎ Ｈ（ ｏｓ ， ｉｒｔ ｎａ ｄＨａｓｎ ｓ） 准予 以 Ｖ Ｎ ｉ Ｖｂａ ｏ ｎ ｒ ｅｓ 标 ｅ ｉ ｈ
足够 的重视 。在这 一 背 景 下 ， 求 扭 振 理 论 的进 追
真计算 。 分析 了 内燃 机 曲 轴 扛 振 的 特 点 。 关键词 ： 内燃机 曲 轴 ； 振 ； 扭 乡体 动 力 学 ； Ｄ ＭＳ ＡＡ
中 图 分 类 号 ： ４４ １３ ３ Ｕ ６ ．３ ． 文 献标 识 码 ： Ａ
Ｍ ｕ ｔ— ｄ ｎ ｍ ｉｓＡｎ ｌｓｓ ｏ Ｔｏ ｓｏ ｌＶｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｌｉｂｏ ｙ Ｄｙ ａ ｃ ａ ｙ ｉ ｎ ｒ ｉｎａ ｂｒ ｔｏ ｆ
一
布参数系统或连续系统 。由于大多数机械轴系均 可分为圆直轴 ， 用连续分布系统模型代替离 散系 统 模 型进 行轴 系 的振 动 计算 ， 直 接 根据 轴 系 的 可
几 何形 状 建 立 更 准 确 和 直 观 的 阶 梯 轴 连 续 体 模 型 ， 仅模 型 与实 际情况 更 加吻合 ， 且节 省 了 当 不 而 量 系统 简化 过 程 ， 幅度 提 高 了计 算 精 度 。但 当 大 遇 见复 杂 轴系 时 ， 要 对 其 进行 阶 梯 轴 系 的 简化 还
目前轴系振动所采用的模型一般分为集 中质量模 型（ 即离散模型） 和分布质量模型（ 即连续模型） 。 集中质量模型虽然计算量小 ， 但模型简化工作量 大 ， 高 阶频 率 的振 动 计 算 误 差很 大 。实 际 中的 对
振 动 系统 具有 连 续 分 布 的 刚度 和质 量 ， 称 为 分 故
ｂ ｄ ｙ ｔｍ ｉ ｌ ｔ ｎ， ｏ ｙ ｓ ｓｅ ｓｍｕ ａ ｉ ＡＤＡＭＳ ｏ
０ 前 言
内燃机研 究 与制造 行业 层 出不 穷 的新技 术在 逐 渐满 足 了低 能耗 、 排 放 、 噪声 目标 的 同 时 ， 低 低 也对 内燃 机结 构可靠 性 设计 和振 动 控制 提 出了更
Ｋ ｅ ｒ ｓ Ｔ ｅ ｃ ａ ｋ ｈ ｆ ａ ｓ ｍｂ ｙ ｏ ｅ ｉ ｔ ｒ ａ ｏ ｕ ｔ ｎ ｅ ｇｎ Ｔ ｒ ｉｎ ｌ ｖ ｒ ｔ ｎ， ｌ — ｙ ｗｏ ｄ ： ｈ ｒ ｎ ｓ ａｔ ｓｅ ｌ ｆｔ ｎ ｅ ｎ ｌ ｃ ｍｂ ｓｉ ｎ ｉｅ， ｏ ｓｏ ａ ｉ ａ ｉ Ｍｕ ｔ ｈ ｏ ｂ ｏ ｉ
王才 峄 ， 宁宗奇
（ 上海工程技术大学高职学 院 ， 上海 ２ ０ ３ ） ０ ７ ４
摘要 ： 于虚拟 样机技 术 ， 用结合 有限元法 （ Ｅ 的 多体 系统仿 真（ Ｓ 方法对汽 车发 动机 曲轴进行扭 转 基 采 Ｆ Ｍ） ＭＳ ）
振 动分析。建立 了包括柔性体 曲轴在 内的 内燃机 曲轴 系统的 多体 动力 学模 型。根据 多体 动力 学进行 模拟 仿
Ｉ ｔ ｒ ａ ｍｂ ｓｉｎ Ｅｎ ｉ ｅ Ｃｒ ｎ ｓ ａ ｔ ｎ ｅ ｎ ｌＣｏ ｕ ｔｏ ｇ ｎ ａ ｋ ｈ ｆ
Ｗ ＡＮＧ ａ — ｉ ＮＩ ｏ ｇ ｑ Ｃ ｉｙ ． ＮＧ Ｚ ｎ － ｉ
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（ ｉ ｅ ｏａ ｏａ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｈｎ ｈｉ ｎｖｒｔ ｆ ｎｉｅｒ ｇＳｉ ｃ ，ｈｎｈ ｉ ０ ４ ７Ｐ Ｃ） Ｈｇ ｒ ｃｔ ｎｌ ｏ ｅｅｏ ａ ｇａ Ｕ ｉ ｓｙｏ ｇｎｅ ｎ ｃ ｎ ｅＳ ａｇ ａ ２０ ３ Ｒ ｈ Ｖ ｉ ｌ Ｓ ｅｉ Ｅ ｉ ｅ