虚拟样机技术及其在新型内燃机开发中的应用研究
|
摘要
随着全球市场化的发展，产品开发必须迅速响应市场的需求。在产品开发过程中应用虚拟样机技术，可以优化产品设计方案，缩短产品开发周期，节约产品开发成本，从而使企业在竞争中获得极大的优势。本文根据新型双连杆双曲轴内燃机的开发要求，以虚拟样机技术为基础，对双连杆双曲轴运动机构设计方案进行仿真优化，建立了新型内燃机的虚拟样机模型。
根据内燃机的自顶向下设计要求，首先进行双连杆双曲轴运动机构运动方案的设计与优化，针对新型双连杆双曲轴内燃机的结构特点，运用C++Builder开发了双连杆双曲轴运动机构分析软件。运用该软件研究各个杆件尺寸以及偏差对机构运动的影响，从而确定下三角滑块结构双连杆双曲轴运动机构方案。
确定运动机构方案后，在分析装配模型，装配关系等基础上用SolidWorks建立了零件库和螺栓、螺母、键、销等标准件库，根据内燃机结构特点实现新型双连杆双曲轴内燃机的装配模型，并检查了整个样机模型设计的合理性。
在探讨运动机构动力学仿真理论的基础上，结合双连杆双曲轴运动机构模型，用ADAMS软件进行动力学仿真，得出该机构在多种运动条件下的相关数据和曲线，进一步检验了样机的结构合理性和设计正确性。
本文探讨了虚拟样机技术从设计模型、装配模型、动力学仿真模型等方面在新型内燃机开发中的应用研究，缩短了新型内燃机开发的周期，节约了开发成本。
With the development of the global market, production research must be quickly in response to the need of market. During the research , virtual prototyping can be applied to optimize the project of design ,shorten time and reduce design cost, as a result company can get the run upon the competition. This article optimizes the mechanism and establish the model of new type internal-combustion engine based on virtual prototyping technology according to the demand of the mechanism with double connecting rods and crankshafts.
According to the demand of TOP_DOWN design method, the motion projection with double connecting rods and crankshafts must be optimized firstly. Based on the analyse the structure characteristic, the software is developed with C-H-Builder, which can be applied to study the influence on the motion from dimension and tolerance .At last, the best motion projection is ascertained .
After ascertaining the motion projection, the engine model with double connecting rods and crankshafts is established and the rationality about the structure of the model has been tested. At the same time , the standard component parts library such as bolt, nut, bond and pin is builded, which will be convenient to later design.
Dynamic analyse is fulfiled with ADAMS on the the study of theory on dynamic simulation according to the practical model .The splines are drawn out in different working condition.
This article discusss how to apply virtual prototyping technology to design new type internal-combustion engine and optimizes the model so as to shorten design and research time.
根据内燃机的自顶向下设计要求，首先进行双连杆双曲轴运动机构运动方案的设计与优化，针对新型双连杆双曲轴内燃机的结构特点，运用C++Builder开发了双连杆双曲轴运动机构分析软件。运用该软件研究各个杆件尺寸以及偏差对机构运动的影响，从而确定下三角滑块结构双连杆双曲轴运动机构方案。
确定运动机构方案后，在分析装配模型，装配关系等基础上用SolidWorks建立了零件库和螺栓、螺母、键、销等标准件库，根据内燃机结构特点实现新型双连杆双曲轴内燃机的装配模型，并检查了整个样机模型设计的合理性。
在探讨运动机构动力学仿真理论的基础上，结合双连杆双曲轴运动机构模型，用ADAMS软件进行动力学仿真，得出该机构在多种运动条件下的相关数据和曲线，进一步检验了样机的结构合理性和设计正确性。
本文探讨了虚拟样机技术从设计模型、装配模型、动力学仿真模型等方面在新型内燃机开发中的应用研究，缩短了新型内燃机开发的周期，节约了开发成本。
With the development of the global market, production research must be quickly in response to the need of market. During the research , virtual prototyping can be applied to optimize the project of design ,shorten time and reduce design cost, as a result company can get the run upon the competition. This article optimizes the mechanism and establish the model of new type internal-combustion engine based on virtual prototyping technology according to the demand of the mechanism with double connecting rods and crankshafts.
According to the demand of TOP_DOWN design method, the motion projection with double connecting rods and crankshafts must be optimized firstly. Based on the analyse the structure characteristic, the software is developed with C-H-Builder, which can be applied to study the influence on the motion from dimension and tolerance .At last, the best motion projection is ascertained .
After ascertaining the motion projection, the engine model with double connecting rods and crankshafts is established and the rationality about the structure of the model has been tested. At the same time , the standard component parts library such as bolt, nut, bond and pin is builded, which will be convenient to later design.
Dynamic analyse is fulfiled with ADAMS on the the study of theory on dynamic simulation according to the practical model .The splines are drawn out in different working condition.
This article discusss how to apply virtual prototyping technology to design new type internal-combustion engine and optimizes the model so as to shorten design and research time.
引文
[1] 刘保嘉，郭钢，刘检华等．虚拟样机技术及其在汽车工业的应用研究．制造业自动化，2001，23(12)：49～51
[2] 张琴舜，邓琛，何国炜．虚拟技术在内燃机的应用．内燃机工程，2001，22(4)：78～80
[3] 余勤科，岳应娟，刘宏．虚拟数控机床及其应用．制造业自动化，2001，23(9)：14～15
[4] Sankar Jayaram, Hugh I. Connacher, Kevin W. Lyons. Virtual assembly using virtual reality techniques. CAD, 1997, 29(8): 575～584
[5] 吕国华．柴油机顶置凸轮配气机构运动分析．见：美国MDI(Mechanical Dynamics Inc)公司2001年中国用户年会论文集．北京：美国MDI公司北京办事处，2001
[6] 孙恒．机械原理．北京：高等教育出版社，1989
[7] 董敬，庄志．汽车拖拉机发动机．北京：机械工业出版社，1993
[8] 曹惟庆，徐曾荫．机构设计．北京：机械工业出版社，1992
[9] 濮良贵，陈庚梅．机械设计教程．西安：西北工业大学出版社，1994
[10] 钟志华，周彦伟．现代设计方法．武汉：武汉理工大学出版社，2001
[11] 张莹．机械设计基础．北京：机械工业出版社，1997
[12] [常见机构的原理及应用]编写组．常见机构的原理及应用．北京：机械工业出版社，1978
[13] (美) C．H．苏，C．W．拉德克利夫．运动学和机构设计．北京：机械工业出版社，1983
[14] 刘子建．计算机辅助设计CAD原理与应用技术．长沙：湖南大学出版社，1998
[15] 杜平安．MCAE计算机辅助机械工程．北京：机械工业出版社，1995
[16] 文福安．最新计算机辅助设计．北京：北京邮电大学出版社，2000
[17] (澳)Jarrod Houingworth．C++Builder 5程序设计大全．北京：机械工业出版社，2002
[18] 余明兴，吴明哲．Borland C++Builder实例精解．北京：清华大学出版社，2001
[19] 王文奎，陆雨田，胡企铨．用VB6.0实现双连杆双曲轴运动机构在AutoCAD
中的仿真．机械设计与制造，2001，4：11～12
[20] Shah J J, Tadepalli R. Feature based assembly modeling. Computer engineering, 1992, (1): 253～160
[21] Shah J J, Rogers M T. Assembly modeling as an extension of feature-based design. Res Engineering, 1993, (5): 218～237
[22] Anantha Ram, Kramer Glenn A, Crawford Richard H. Assembly modeling by geometric constraint satisfaction. CAD, 1996, 28(9): 707～722
[23] Jin-Kang Gui, Martti Mantyla. Functional understanding of assembly modeling. CAD, 1994, 26(6): 435～450
[24] David Neville Rocheleau, Kunwoo Lee. System for interactive assembly modeling. CAD, 1987, 19(2):65～72
[25] 万华根，高曙明，彭群生．VDVAS：一个集成的虚拟设计与虚拟装配系统．中国图象图形学报，2002，7(1)：27～35
[26] WILLEM F B, TREDERIK W J. Feature modiling and conversion-Key concepts to comcurrent engineering[J]. Computers in industry, 1993, 21:61～86
[27] SHAH J J. Assessment of features technology[J]. Computer-aided Design, 1991, 23(5):331～334
[28] Lee K, Andrews G. Inference of the positions of components in an assembly: part 2. CAD, 1985, 17(1): 20～24
[29] 金霞，许超，孙庆鸿．基于特征技术的钣金CAD／CAM系统研究．制造业自动化，2001，23(12)：18～20
[30] Kunwoo Lee, David C Gossard. A hierarchical data structure for repressenting assemblies: part 1, CAD, 1985, 17(1): 15～19
[31] 李海龙，董金祥，葛建新等．基于约束的装配体技术．计算机辅助设计与图形学学报，1997，9(3)：249～255
[32] 詹世良，江佳靖．Solidworks 2000训练教材．北京：中国铁道出版社，2001
[33] Sodhi Rajneet, Turner Joshua U. Towards modeling of assemblies for product design. CAD, 1994, 26(2): 85～90
[34] 章翔峰，耿建光．基于金银花MDA2000的三维零件库的研究与实现．制造业自动化，2001，23(9)：39～41
[35] 《机械工程师手册》第二版编辑委员会．机械工程师手册(第二版)．北京：
机械工业出版社，2000
[36] Roy, C R Liu. Establishment of functional relationships between Product Components in assembly database. CAD, 1988, 20(10): 570～580
[37] 王艳玮，樊其瑾，彭炎午．装配顺序分层、分步规划方法．制造业自动化，2001，23(3)：15～17
[38] 仇晓黎，易红，顾建钧．在Solid Edge中实现虚拟装配．制造业自动化，2001，23(5)：21～23
[39] 郑建荣．ADAMS-虚拟样机技术入门与提高．北京：机械工业出版社，2002
[40] 王国强．虚拟样机技术及其在ADAMS上的实践．西安：西北工业大学出版社，2002
[41] (美)E．J．豪格著．机械系统的计算机辅助运动学和动力学．北京：高等教育出版社，1995
[42] 黄圣杰．Pro／ENGINEER 2001高级开发实例．北京：电子工业出版社，2002
[43] Kim S H, Lee K. An assembly modeling system for dynamic and kinematics analysis. CAD, 1989, 21(1): 2～12
[44] 王熙，夏胜枝，刘峥等．新型电控柴油喷射系统的仿真模型与参数优化．内燃机工程，2001，22(4)：73～77
[45] 俞武勇．柔性多体机械系统动力学特性的ADAMS仿真研究．见：美国MDI(Mechanical Dynamics Inc)公司2001年中国用户年会论文集．北京：美国MDI公司北京办事处，2001
[46] 刘金武．KIVA研究与SL1126柴油机燃烧过程的计算机仿真：[硕士学位论文]．湖南：湖南大学机械与汽车工程学院，2002
[47] 姜立军，刘冬洁．最新MDT 4.0应用培训教程．北京：中国民航出版社，1999
[48] S H Mullins, D C Anderson. Automatic identification of geometric constraints in mechanical assemblies. CAD, 1998, 30(9): 713～726
[2] 张琴舜，邓琛，何国炜．虚拟技术在内燃机的应用．内燃机工程，2001，22(4)：78～80
[3] 余勤科，岳应娟，刘宏．虚拟数控机床及其应用．制造业自动化，2001，23(9)：14～15
[4] Sankar Jayaram, Hugh I. Connacher, Kevin W. Lyons. Virtual assembly using virtual reality techniques. CAD, 1997, 29(8): 575～584
[5] 吕国华．柴油机顶置凸轮配气机构运动分析．见：美国MDI(Mechanical Dynamics Inc)公司2001年中国用户年会论文集．北京：美国MDI公司北京办事处，2001
[6] 孙恒．机械原理．北京：高等教育出版社，1989
[7] 董敬，庄志．汽车拖拉机发动机．北京：机械工业出版社，1993
[8] 曹惟庆，徐曾荫．机构设计．北京：机械工业出版社，1992
[9] 濮良贵，陈庚梅．机械设计教程．西安：西北工业大学出版社，1994
[10] 钟志华，周彦伟．现代设计方法．武汉：武汉理工大学出版社，2001
[11] 张莹．机械设计基础．北京：机械工业出版社，1997
[12] [常见机构的原理及应用]编写组．常见机构的原理及应用．北京：机械工业出版社，1978
[13] (美) C．H．苏，C．W．拉德克利夫．运动学和机构设计．北京：机械工业出版社，1983
[14] 刘子建．计算机辅助设计CAD原理与应用技术．长沙：湖南大学出版社，1998
[15] 杜平安．MCAE计算机辅助机械工程．北京：机械工业出版社，1995
[16] 文福安．最新计算机辅助设计．北京：北京邮电大学出版社，2000
[17] (澳)Jarrod Houingworth．C++Builder 5程序设计大全．北京：机械工业出版社，2002
[18] 余明兴，吴明哲．Borland C++Builder实例精解．北京：清华大学出版社，2001
[19] 王文奎，陆雨田，胡企铨．用VB6.0实现双连杆双曲轴运动机构在AutoCAD
中的仿真．机械设计与制造，2001，4：11～12
[20] Shah J J, Tadepalli R. Feature based assembly modeling. Computer engineering, 1992, (1): 253～160
[21] Shah J J, Rogers M T. Assembly modeling as an extension of feature-based design. Res Engineering, 1993, (5): 218～237
[22] Anantha Ram, Kramer Glenn A, Crawford Richard H. Assembly modeling by geometric constraint satisfaction. CAD, 1996, 28(9): 707～722
[23] Jin-Kang Gui, Martti Mantyla. Functional understanding of assembly modeling. CAD, 1994, 26(6): 435～450
[24] David Neville Rocheleau, Kunwoo Lee. System for interactive assembly modeling. CAD, 1987, 19(2):65～72
[25] 万华根，高曙明，彭群生．VDVAS：一个集成的虚拟设计与虚拟装配系统．中国图象图形学报，2002，7(1)：27～35
[26] WILLEM F B, TREDERIK W J. Feature modiling and conversion-Key concepts to comcurrent engineering[J]. Computers in industry, 1993, 21:61～86
[27] SHAH J J. Assessment of features technology[J]. Computer-aided Design, 1991, 23(5):331～334
[28] Lee K, Andrews G. Inference of the positions of components in an assembly: part 2. CAD, 1985, 17(1): 20～24
[29] 金霞，许超，孙庆鸿．基于特征技术的钣金CAD／CAM系统研究．制造业自动化，2001，23(12)：18～20
[30] Kunwoo Lee, David C Gossard. A hierarchical data structure for repressenting assemblies: part 1, CAD, 1985, 17(1): 15～19
[31] 李海龙，董金祥，葛建新等．基于约束的装配体技术．计算机辅助设计与图形学学报，1997，9(3)：249～255
[32] 詹世良，江佳靖．Solidworks 2000训练教材．北京：中国铁道出版社，2001
[33] Sodhi Rajneet, Turner Joshua U. Towards modeling of assemblies for product design. CAD, 1994, 26(2): 85～90
[34] 章翔峰，耿建光．基于金银花MDA2000的三维零件库的研究与实现．制造业自动化，2001，23(9)：39～41
[35] 《机械工程师手册》第二版编辑委员会．机械工程师手册(第二版)．北京：
机械工业出版社，2000
[36] Roy, C R Liu. Establishment of functional relationships between Product Components in assembly database. CAD, 1988, 20(10): 570～580
[37] 王艳玮，樊其瑾，彭炎午．装配顺序分层、分步规划方法．制造业自动化，2001，23(3)：15～17
[38] 仇晓黎，易红，顾建钧．在Solid Edge中实现虚拟装配．制造业自动化，2001，23(5)：21～23
[39] 郑建荣．ADAMS-虚拟样机技术入门与提高．北京：机械工业出版社，2002
[40] 王国强．虚拟样机技术及其在ADAMS上的实践．西安：西北工业大学出版社，2002
[41] (美)E．J．豪格著．机械系统的计算机辅助运动学和动力学．北京：高等教育出版社，1995
[42] 黄圣杰．Pro／ENGINEER 2001高级开发实例．北京：电子工业出版社，2002
[43] Kim S H, Lee K. An assembly modeling system for dynamic and kinematics analysis. CAD, 1989, 21(1): 2～12
[44] 王熙，夏胜枝，刘峥等．新型电控柴油喷射系统的仿真模型与参数优化．内燃机工程，2001，22(4)：73～77
[45] 俞武勇．柔性多体机械系统动力学特性的ADAMS仿真研究．见：美国MDI(Mechanical Dynamics Inc)公司2001年中国用户年会论文集．北京：美国MDI公司北京办事处，2001
[46] 刘金武．KIVA研究与SL1126柴油机燃烧过程的计算机仿真：[硕士学位论文]．湖南：湖南大学机械与汽车工程学院，2002
[47] 姜立军，刘冬洁．最新MDT 4.0应用培训教程．北京：中国民航出版社，1999
[48] S H Mullins, D C Anderson. Automatic identification of geometric constraints in mechanical assemblies. CAD, 1998, 30(9): 713～726
© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号 地址：北京市海淀区学院路29号 邮编：100083 电话：办公室：(+86 10)66554848；文献借阅、咨询服务、科技查新：66554700 |