柴油机曲轴系统扭振协同仿真及试验研究.pdf

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1、第32卷第4期2011年8月内燃机工程ChineseInternalCombustionEngineEngineeringVol_32No．4August．20ll文章编号：looo—0925(2011)04一0046一06柴油机曲轴系统扭振协同仿真及试验研究杨守平。张付军，黄英。高思远。安晓辉(北京理工大学机械与车辆学院，北京100081)Co-SimulationandExperimentStudyonTorsionaIVibrationofDieselEngineCrankshaftSystemYANGSholl-ping，ZHANGFu-jun

2、，HUANGYing，GAOSi‘yuan，ANXiaorhui(SchoolofMechanicalEngineering，BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，China)320062Abstract：Thestudyontorsionalvibrationofdieselenginecrankshaftsystemwascarriedout．ThesumofrelativevibrationamplitudevectoroftheV—typesixcylinderdieselenginewasder

3、iVedtodeterminethemainandstrongharmonicorders．Thecrankshaftsystemdynamicsco-simulationmodelofaV6dieselen—ginewasbuiltusingGT—SUITEsoftwareandvalidatedbyexperimentaldata．TwoengineVaryingdisplace—mentschemes，fuel—offandvalve．offweresimulatedrespectively．Theresultsindicatethattheto

4、rsionalvi—brationangledisplacementamplitudeisgreatlyincreasedaftercyIinderdeactivation，oftwoschemestheam—plitudeofvalve—offisgreaterthanthatoffuel—off．O概述摘要：对柴油机曲轴系统进行了扭振研究，在推导V型柴油机相对振幅矢量和的基础上，确定了V型6缸柴油机的主强简谐。采用GT—SUITE建立该V型6缸柴油机曲轴系统动力学协同仿真模型，并通过试验数据校核模型。对柴油机断油和停气门两种变排量方案进行了仿真研究

5、。结果表明：变排量后轴系扭振角位移幅值显著增加，停气门方案较断油方案幅值大。关键词：内燃机；柴油机；扭振性能；协同仿真；相对振幅矢量和l【eywords：ICengine；dieselengine；torsionalvibrationcharacteristic；co—simulation；sumofrelativevibrationamplitudevector中图分类号：TK423．3文献标识码：A曲轴扭振是由作用在曲轴上的周期性变化的激励力矩引起的。作用在曲轴上的激励力矩主要包括：发动机气缸内燃气压力以及曲柄连杆机构的惯性力产生的切向力矩。轻微的

6、扭振会影响柴油机的NVH(noise，vibration，harshness)性能；当轴系发生剧烈的扭转共振时，会使零件应力急剧增加，引起轴系疲劳性扭转断裂，造成不可挽回的后果。扭振已成为柴油机曲轴系统结构失效的重要因素之一[1矗]。开展柴油机曲轴系统的扭振研究，有着重要的工程意义。柴油机曲轴系统是一个连续、复杂的质量系统。在进行扭振分析时，必须对系统进行必要的简化。目前主要模型有集中质量模型和分布质量模型。集中质量模型低阶精度差，高阶累积误差大；分布质量模型可以方便地计算任意截面的内扭矩，找出扭应力最大的危险截面的准确位置。同时分布质量模型还考虑了输

7、入力矩非均匀分布的特性[3]。另外，柴油机曲轴系统扭振多为单结点或双结点振动，因此，牧稿日期：2∞'-ll—¨基金项目：国家自然科学基金资助项目15们7S02‘)：国家部委。十一五。墓翻产品研究项目I眦220嘶2帅5}作者篱介：括守平(1982一)．男．博士生．主要研究方向为车辆动力传动装置动力拳仿真。E．删嘲：m山b姻ML—L衄。2011年第4期内燃机工程·47·采用分布质量模型能更加准确地反映轴系扭振特性。扭振模型解析方法有：Holzer法、传递矩阵法、系统矩阵法、有限元法、有限元与多体动力学结合的方法等。Holzer法计算精度差，目前很少使用；传

8、递矩阵法由于误差积累，在高阶次频率的计算精度会降低；有限元法和有限元与多体动力学结合的方法需要