基于Adams的内燃机系统动力学仿真 2009年02月24日 CAD世界网 ADAMS(Automatic Dynamic Analysisof Mechanical System)是美国MDI公司(2002 年被MSC 收购)研制的集建模、求解、可视化技术于一体的虚拟样机专业软件。现在世界上主要汽车制造商都在应用 ADAMS 数字化虚拟样机软件，它可仿真任何运动系统。 一、引言 汽车内燃机作为整车研发中技术含量最高、最核心的技术，开发目标的要求和难度越来越高。为满足现代汽车内燃 机工业的发展需要，必须对传统的以经验加试验的设计方法进行改进。近年来，虚拟样机技术在内燃机领域获得了越来越广泛的应用。ADAMS 虚拟样机技术的基 本应用过程如图 1 所示。本文初步实现其中的前期处理部分，通过建立内燃机的虚拟样机模型，利用 ADAMS 软件对其进行了动力学仿真分析，仿真结果与客观实 际相符。本文应用虚拟样机技术对内燃机模型进行动力学仿真，为汽车内燃机的设计提供了新思路。 二、内燃机虚拟样机建模 (一)将三维模型导入 ADAMS仿真环境 本文采用美国PTC公司的Pro/E作为建模软件，建立的内燃机主体三维模型如图2所示。然后利用 ADAMS/Exchange模块将在 Pro/E 中装配好的内燃机模型导入ADAMS/View环境下(先将文件转换为.igs格式)，在这个过程中内燃机各个零件之间的装配关系是保持不变的，建立的虚 拟样机如图 3所示。 (二)2.2材料设置及运动副的施加 将三维模型导入ADAMS后，需对模型赋予材料属性，力学属性，再根据实际的运动学关系对发动机模型主要部件之间施加约束，定义构件运动的初始条 件，将其定义为机械系统仿真模型，进行系统动力学仿真。 本文创建活塞零件材料为铝合金，其密度和弹性模量设置如图4所示，同理给连杆、曲轴、气阀和凸轮轴设置材料属性。使用 ADAMS/View中的约束 库在零件之间创建约束副(Constraint)，以确定零件之间的连接情况以及零件之间是如何相对运动的。 1.将气缸盖与气缸体定义为固定体，与大地(ground)相联; 2.凸轮轴与气缸盖之间的旋转副(RevoluteJoint); 3.凸轮轴与气阀之间定义为固体与固体接触(Contact-SolidtoSolid); 4.四个气阀与气缸盖之间的移动副(TranslationalJoint); 5.活塞与气缸体之间的移动副; 6.活塞销与连杆小头之间的旋转副; 7.连杆大头与曲柄之间的旋转副; 8.曲轴与气缸体之间的旋转副。 (三)载荷的施加 载荷的施加包括定义气缸对活塞的压力、气阀杆顶端和气缸盖之间的弹簧力、凸轮和气阀之间加入面-面...
