基于虚拟样机的摩托赛车发动机动力学性能仿真技术

【摘要】：基于虚拟样机的机械动力学性能仿真技术是现代机械设计与制造的重要核心技术之一。本文介绍了利用PTC公司的Pro/E与Pro/MECHANICA软件,在计算机上,建立其整机几何模型,并赋予物理特性参数,进一步建立可模拟机器实际工作状态时的运动和动力特征的物理仿真模型(虚拟样机)的方法。介绍了应用有限元素法,可使该虚拟样机输出模拟工作状态时所产生的动力学特性,如,时变动反力,整机与其零部件的模态特性,振动大小等例子。该方法的优点是以动态的、直观的方法使设计人员了解整机与其零部件的动态特性,并及时发现问题与薄弱环节,改善设计,以确保整机良好的动态特性。本文还特别介绍了该方法在作者建立的摩托赛车发动机虚拟样机系统等方面的应用。摩托赛车发动机虚拟样机系统可以进行发动机机构的运动、动力仿真,可以获得活塞、曲轴上受到的时历动变载荷。可以对活塞、曲轴与连杆等零件进行考虑到气缸爆炸力、热、惯性力耦合作用时的精确应力应变仿真、可以对曲轴进行考虑到气缸爆炸力、惯性力的时历响应与频域响应振动仿真。本仿真系统解明了该发动机曲轴振动产生的机理,并提出了降低振动的曲轴的设计新方法,应用了这种方法后,使某新型曲轴的轴径减小了5mm,并成功通过试车阶段。