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《基于matlab的单缸内燃机曲柄连杆机构动力分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、浙江树人大学(310015)徐梓斌闵剑青黄小莹沈国珍摘要:以MATLAB的动态仿真工具Simulink、SimMechanics为平台,建立了单缸内燃机曲柄连杆机构动力分析的仿真模型,设置各项参数后执行仿真,结果表明该仿真方法能方便、准确地得到机构的运动、动力数据,能为机构的选型、优化设计提供参考依据。关键词:曲柄连杆机构动力分析SimMechanics单缸内燃机仿真MATLAB文献标识码:A中图分类号:TP391.9TheDynamicAnalysisoftheCrank2ConnectingRodofSingle2CylinderInternalCombustionEngineBa
2、seonMATLABXuZi2binMinJian2qingHuangXiao2yingShenGuo2zhenAbstract:BaseonSimulink/SimMechanicswhichisadynamicsimulationtoolprovidedbyMATLAB,asimulationmodelofdy2namicsanalysisisestablishedintheCrank2ConnectingRodofSingle2CylinderInternalCombustionEngine.Afterthesettingofallsimu2lationparameters,th
3、esimulationiscarriedout,theresultshowthatthemotionanddynamicdatacanbeacquiredconvenientlyandex2actly,thereferenceofchoosingmechanismandoptimizingdesigncanbeprovided.Keywords:thecrank2connectingrodmechanism;dynamicanalysis;SimMechanics;single2cylinderinternalcombustionengine;simulation;MATLAB2.1机
4、构的运动简图1引言机构运动学分析是研究两个或两个以上物体间的相对运动即位移、速度和加速度随时间变化的关系;动力学则是研究产生运动的力。通过对机构运动学、动力学的分析,可以清楚了解内燃机工作机构的运动性能、运动规律等,从而可以更好地对机构进行性能分析和产品设计。传统的内燃机工作机构运动学、动力学分析方法主要有图解法和解析法。但是过去由于手段的原因,大部分复杂的机械运动尽管能够给出解析表达式,却难以计算出供工程设计使用的结果,不得不用粗糙近似的图解法求得数据。近年来随着计算机的发展,可以利用复杂的计算表达式来精确求解各种运动过程。MATLAB是由美国Mathworks公司开发的集科学计算、
5、数据可视化和程序设计为一体的工程应用软件,现已成为工程学科计算机辅助分析不可缺少的基础软件,它由MATLAB主包、Simulink组件以及功能各异的工具箱组成,SimMechan2ics是MATLAB6.0及以后版本中的一个工具箱,它的主要功能是预先对机构动态系统进行建模、仿真和分析,在形成实际系统之前,能进行适时的修正,以减少系统反复修改的时间,实现高效开发的目的。l-连杆长度,连杆大、小头孔中心的距离;r-曲柄半径,曲柄销中心与曲轴旋转中心的距离;ω-曲轴旋转角速度图1曲柄连杆机构的运动简图如图1所示为S195柴油机的机构运动简图,曲柄连杆机构由活塞组、连杆组和曲轴组等三大部件组成
6、。其中活塞组包括活塞、活塞销、活塞环、挡圈等零件,它沿气缸做往复直线运动;连杆组由连杆及附件(连杆衬套、连杆轴瓦、连杆螺栓等)组成,它做平面运动;曲轴组包括曲轴、曲柄臂、主轴颈等,它绕曲轴轴线做旋转运动。2.2仿真模型建立SimMechanics为多体动力机械系统及其控制系统提供了直观有效的建模分析手段,一切工作均在Simulink环境中完2机构建模、仿真方法作者简介:徐梓斌,男(1968-),浙江建德人,浙江树人大学高级讲师,1991年毕业于浙江工业大学,2003年获浙江大学工学硕士学位,现主要从事计算机辅助设计、机械CAD方面的教学与研究工作,发表学术论文10余篇。成。它提供了大量
7、对应实际系统的元件,如:刚体、铰链、约束、坐标系统和传感器等。使用这些模块可以方便的建立复杂机械系统的图示化模型,进行机械系统的单独分析或与任何Simulink设计的控制器及其它动态系统相连进行综合仿真。根据机构运动简图,用Simulink以及SimMechanics中提供的模块,参照图1所示的运动简图,将这些模块连接起来,得到如图2所示的仿真模型。其中,Ground和4为机架模块,1、2、3分别代表曲轴、连杆、活塞三个刚体模块,A、B、C3为
