曲柄连杆机构的多体动力学仿真

摘要

本文针对发动机曲柄连杆机构在实际工作中受力复杂且传统多刚体动力学模型忽略构件弹性变形的问题，采用多体动力学与有限元联合仿真方法，建立了曲柄连杆机构的刚柔耦合动力学模型。通过将曲轴转换为柔性体，并借助模态中性文件（MNF）将其导入ADAMS中，与刚性部件重新建立约束与连接，构建了更贴近实际工作状态的多柔体系统。仿真结果表明，与刚体模型相比，柔性体模型中曲轴因自身变形导致质心位移、速度及轴颈受力曲线出现更多波动与峰值，动态响应更为复杂，尤其在气体爆发压力阶段变化显著。应力分析进一步揭示主轴颈与连杆轴颈同曲柄臂连接处为应力集中区域，易发生疲劳破坏。本研究验证了刚柔耦合方法在精确模拟曲轴动态特性与应力分布方面的有效性，为曲柄连杆机构的动态设计、疲劳可靠性分析与结构优化提供了重要依据。