汽车四缸发动机建模及仿真

V8发动机工作过程仿真分析毕业设计论文仲恺农业工程学院毕业设计V8发动机工作过程仿真分析姓名院,系，机电工程学院专业班级机械设计制造及其自动化 093 班学号 200910824309指导教师职称讲师论文答辩日期 2013 年 5 月 26 日仲恺农业工程学院教务处制学生承诺书本论文是在导师的指导下完成的研究成果，本学位论文的研究成果不包含其他人已经发表或撰写过的研究内容，如参考他人或集体的科研成果，均在文中以明确的方式说明，本人依法享有和承担由此论文所产生的权利和责任。

作者签名:日期:摘要发动机作为汽车最重要的部件之一，不仅有着复杂的结构，还暗藏着许多难懂的原理，V8发动机是发动机当中享有很高地位的一种，对于汽车爱好者，汽车使用者，汽车维修者等众多人来说，掌握它的结构跟原理是很具有现实意义的，此次毕业设计主要是基于UG对V8发动机进行建模展示结构，做运动仿真展示原理以及基于ANSYS Workbench软件的V8发动机主要传动部件的有限元分析。

形象地将结构模型与工作过程相结合共同阐述其工作原理。

因此，做这个毕业设计不管从技术角度还是从时代要求的角度看都很具有意义的。

论文将通过发动机的模型结构(图片)与工作过程相结合形象而直观地展现其工作原理，更便于读者去理解掌握。

关键词:V8发动机 UG 运动仿真有限元目录1 前言 (1)1.1 研究背景 ................................................... 1 1.1.1 发动机的分类 ............................................. 1 1.1.2 V型发动机发展历史与技术特点.............................. 2 1.1.3 研究目的及意义 ........................................... 4 2 V8发动机的结构建模与解析..................................... 4 2.1 总体结构 ................................................... 4 2.2 曲柄连杆机构 ............................................... 6 2.2.1 曲柄连杆机构的建模 ....................................... 6 2.3 配气机构 ................................................... 8 2.3.1 配气机构的建模 ........................................... 8 2.3.2 配气机构的原理解析 ....................................... 8 2.4 冷却系统 .................................................. 13 2.5 润滑系统 .................................................. 13 2.6 供给系统 .................................................. 14 2.7 起动系统 .................................................. 15 2.8 点火系统 .................................................. 16 3 基于UG的V8发动机运动仿真分析 .............................. 16 3.1 V8发动机的基本原理介绍.................................... 16 3.2 V8发动机的运动仿真分析.................................... 19 3.2.1 基于UG的V8发动机运动仿真过程 .......................... 19 3.2.2 V8发动机的运动仿真结果分析检验.......................... 26 4 V8发动机的主要传动部件的有限元分析.......................... 29 4.1 发动机曲轴的模态分析 ...................................... 29 4.1.1 曲轴部件模型的简化 ...................................... 30 4.1.2 曲轴模型参数与边界条件的设置 ............................ 30 4.1.3 结果后处理分析 .......................................... 32 4.2 发动机连杆部件静态分析 (33)4.2.1 连杆部件模型的简化 (33)4.2.2 连杆部件模型参数与边界条件的设置 (34)4.1.3 结果后处理分析 (35)1 前言1.1 研究背景1.1.1 发动机的分类我们都很清楚的知道一个事实，汽车就像电脑一样不断的普及，已经成为家喻户晓的一种交通工具，有汽车的”心脏”之称的发动机也就不断为我们所认识，所了解。

发动机缸内流场仿真及优化研究发动机是现代汽车中不可或缺的组成部分，而发动机的性能则关系到汽车的动力和燃油消耗等重要因素，因此对于发动机的研发和优化是汽车制造商不可忽视的任务。

在发动机研发中，气缸内流场是一个重要的研究方向，因为气缸内流场的复杂度很高，而且对发动机性能的影响也十分显著。

因此，进行气缸内流场的仿真和优化研究具有重要意义。

一、气缸内流场的研究现状在汽车发动机的研发中，气缸内流场研究是一个十分广泛的领域。

一些国外知名汽车制造商如BMW、Mercedes-Benz等都在气缸内流场方面进行了深入研究。

在国内，一些大型汽车企业也在研发领域取得了重要进展，如长城汽车、吉利汽车等。

除此之外，国内的一些高校和研究机构也在对气缸内流场进行研究，如清华大学、上海交通大学等。

气缸内流场的研究可以通过数值模拟和实验研究两种方法来进行。

其中，数值模拟是一种快速、准确、经济的研究方法，因此得到了广泛的应用。

数值模拟能够获取气缸内流场的详细信息，包括流场速度、压力、温度等参数，也能够对影响气缸内流场的因素进行精确分析。

但是，需要指出的是，数值模拟也有一定的局限性，比如说缺少实验验证等。

二、气缸内流场的数值模拟方法气缸内流场的数值模拟可以采用CFD（Computational Fluid Dynamics）方法。

CFD方法基于控制方程和边界条件，将气缸内的流体动力学问题转化为数学模型，然后采用计算机进行计算分析。

CFD方法具有灵活性高、计算精度高等优点。

在进行CFD模拟时，需要选择适当的数值计算方法和算法以得到准确的结果。

气缸内流场的数值模拟可以归结为两个主要的问题：一是对气缸内的流体动力学过程进行建模，二是对气缸内流动的数值边界条件的设定。

建立模型是气缸内流场数值模拟的关键，而边界条件的设置则影响模拟结果的精确度。

在模型的建立方面，一般采用欧拉方程、雷诺平均Navier-Stokes方程（RANS）、大涡模拟（LES）等不同的方法。

发动机曲柄连杆机构建模与仿真共3篇发动机曲柄连杆机构建模与仿真1发动机是现代汽车的核心部件，而发动机的曲柄连杆机构是其重要组成部分。

曲柄连杆机构是将活塞的往复直线运动转化为曲柄的旋转运动，并将曲柄的旋转运动传递到汽车的传动系统，驱动汽车前进。

因此，对曲柄连杆机构的建模与仿真研究具有非常重要的意义。

建模是对一个系统或过程的抽象和简化，建立数学模型并用计算机仿真求解。

而曲柄连杆机构建模与仿真，是指在计算机软件的帮助下将传统的手工绘图、计算曲柄连杆运动轨迹的工作转化为计算机模型建立、仿真分析的过程。

这种方法的好处是可以大大提高计算效率，同时可以方便的进行参数化分析，探究系统的适用性以及其内部机制。

曲柄连杆机构建模的第一步是建立坐标系。

我们需要确定一个参考点，通常是发动机曲轴中心线。

接着，我们需要定义每个零件的位置，通过坐标系来描述。

例如，对于一个柄头与曲轴的配合，我们需要确定其位置和姿态。

曲柄连杆机构的建模需要包括曲轴、连杆和活塞。

在建模时，我们需要确定曲轴的几何尺寸和转动轴线的位置，这样才能计算出曲轴相对坐标系的位置和姿态。

对于连杆，我们需要定义其长度、部位的尺寸和材料以及其他参数，同时也需要考虑连杆的固定方式。

活塞建模需要考虑它的直径、长度以及密封件等参数。

建模完成后，我们需要用计算机软件来进行仿真分析。

在仿真分析时，需要输入相关的工作参数(如发动机的工况、所加载的载荷等)，以获取系统在不同参数下的性能表现。

仿真分析主要包括如下几方面：(1) 运动学分析：通过对曲柄连杆机构中每个零件的几何形状和位置关系的分析，得出其运动轨迹，进而分析每个零件的运动状态。

(2) 动力学分析：通过对曲柄连杆机构在不同载荷下的工作性能的分析，得出曲轴、连杆及柄头的最大受力情况，从而进一步分析系统劳动寿命等相关参数。

(3) 模态分析：通过对曲柄连杆机构在工作条件下的振动模态进行分析，探究系统在不同频率下的振动特性以及如何减少或消除系统中的振动问题。

双凸轮轴顶置四气门配气机构的建模及运动仿真摘要:本文利用CATIA软件对484汽油机双凸轮轴顶置四气门配气机构的主要零部件进行了三维实体建模,然后利用其插件SIMDesigner建立了该配气机构的虚拟样机,对其运动特性进行仿真,并对仿真结果加以分析。

关键词:配气机构运动仿真现代设计方法配气机构作为内燃机的重要组成部分,其作用是:按照各缸的工作顺序和工作循环的要求,实现换气过程;当进、排气门关闭时,保证气缸的密封。

因此,发动机的性能是否优越,工作是否可靠,噪声和振动水平能否控制在较低的限度,与配气机构设计的是否合理密切相关。

设计合理的配气机构应保证进气充分,排气彻底,即进、排气门具有较大的时面值,工程上常采用的方法是增加进、排气门数目,由一进、一排变成两进、两排;与此同时,配气机构还应有良好的工作性能,配气正时恰当,运动平稳,振动和噪音小,不发生强烈的冲击磨损等现象,这就需要对配气机构的运动进行仿真,以便验证进、排气门速度和加速度的变化规律是否符合设计要求。

鉴于上述原因,本论文以484汽油机双凸轮轴顶置4气门配气机构为例,利用现代设计方法,对其进行设计、建模和运动仿真。

1 配气机构的建模484汽油机的基本技术参数如表1所示,根据参考文献[4～5]中的设计原则、要求和方法设计该配气机构零部件的具体尺寸,利用CATIA软件绘制进排气凸轮、进排气凸轮轴、进排气门等主要零部件的三维实体模型(分别如图1、2、3、4、5、6所示),并进行装配,然后,利用SimDesigner插件,在配气机构各零部件之间添加约束,进排气凸轮轴之间采用偏移约束,同一缸排气凸轮的顶点相对于进气凸轮的顶点沿凸轮旋转方向超前的角度105°。

凸轮与挺柱之间采用接触、偏移约束,挺柱与气门之间采用相合、偏移约束,完成配气机构的虚拟样机,如图7所示。

2 配气机构的运动仿真及分析利用SimDesigner插件对配气机构的模型进行后处理,得到发动机以额定转速5500r/min运转,即凸轮轴的转速为2750r/min(凸轮轴转动一周大约需要0.02s)时气门的位移、速度、加速度曲线的仿真结果(以一缸进气门的仿真结果为例),如图8所示。

发动机曲柄连杆机构三维建模与性能仿真的开题报告一、选题背景随着汽车行业的快速发展，发动机作为汽车的心脏，其性能的提升对整个汽车行业的发展起到了重要的作用。

而曲轴连杆机构作为发动机的核心部件之一，其设计对发动机性能具有非常重要的影响。

因此，对发动机曲轴连杆机构的设计和性能进行研究具有重要的工程实践意义。

二、选题意义通过对发动机曲轴连杆机构的建模和仿真研究，可以更好的理解该机构的结构和工作原理，对其性能进行评估和改进。

同时，可以通过仿真数据来优化发动机部件的材料和结构设计，降低发动机的噪声、振动和磨损等方面的问题，提高发动机的性能和可靠性，推动汽车行业的发展。

三、研究内容本次研究的主要内容包括：1. 基于SolidWorks等三维建模软件对发动机曲轴连杆机构进行建模。

2. 在ANSYS等有限元仿真软件中对机构进行静态和动态仿真，对机构的应力、变形、动态特性等进行分析。

3. 充分利用仿真数据，从材料、结构等方面对曲轴连杆机构的设计进行优化和改进，提高发动机的性能和可靠性。

四、研究计划1. 第一阶段（1月份）：对发动机曲轴连杆机构进行调研和市场分析，研究发动机曲轴连杆机构的设计理论和仿真方法。

2. 第二阶段（2-4月份）：建立机构的三维模型，并进行静态和动态分析，根据分析结果对机构进行优化设计，并进行有限元仿真。

3. 第三阶段（5-7月份）：分析仿真结果，评估曲轴连杆机构的性能和可靠度，对机构进行再次优化设计，并进行冲击试验。

4. 第四阶段（8-9月份）：编写论文，撰写实验报告，并进行实验成果展示。

五、研究预期成果本次研究的预期成果主要包括：1. 建立发动机曲轴连杆机构的三维模型，并进行静态和动态有限元仿真。

2. 分析机构的实际性能和可靠度，并对其进行优化设计。

3. 发表一篇学术论文和撰写一份实验报告，并进行实验成果展示。

4. 提高个人的建模和仿真技能，并对发动机的设计和性能有更深入的了解。

六、结论发动机曲轴连杆机构的性能对整个发动机的性能具有重要影响，因此进行其三维建模和性能仿真研究具有重要的实践意义。

新能源汽车基于Matlab/Si m ulink环境四轮驱动混合动力汽车建模与仿真马竞展　左曙光　何志生　(同济大学)【摘要】　介绍了电动汽车的建模和仿真技术,应用Matlab/Si m ulink软件建立了四轮驱动混合动力汽车的仿真模型,基于标准道路行驶循环分析了整车经济性能和排放性能。

【主题词】　电动汽车　混合动力　仿真模型1　前言能源危机和环境污染是当前汽车工业面临的两大主要压力。

汽车是油耗大户,又是重要的污染源。

国内汽车产品水平与国外差距很大,使汽车工业面临的压力更大。

上个世纪以来世界各国和各大汽车公司以及国内各大科研机构和高等院校纷纷致力于开发清洁节能汽车,混合动力系统已经被证明是现阶段最切实可行的清洁汽车技术。

仿真一直是汽车开发中的一个重要环节,通过合理有效的仿真可以加快汽车开发进度,节约开发成本。

伴随着混合动力技术的发展,其建模和仿真技术也在飞速发展。

2　混合动力车的建模仿真技术混合动力电动汽车仿真的研究是伴随着19世纪60年代几种样车的发展而出现的。

随着计算机技术的飞速发展,计算机仿真已经是混合动力汽车设计开发的有力辅助工具,仿真分析有利于深入理解混合动力系统的工作过程,分析控制策略中占主要影响的动力学因素;并可用来分析整车能量消耗和评估整车性能,验证和优化设计方案。

随着研究的深入,国内外已经开发出多款混合动力汽车计算机仿真软件,用以预测一个或收稿日期:2005-04-28者多个领域的性能,如燃油经济性、排放特性、加速性能、爬坡性能。

最著名最先进的混合动力汽车软件是美国国家可回收能源实验室开发的ADV I S OR,它基Mat2 lab/Si m ulink的可视化模块示意图编程环境,具有很大的灵活性,可以对任何类型的混合动力电动汽车或内燃机汽车进行建模。

其它还开发出许多混合动力汽车仿真软件。

这些软件的仿真都是首先计算满足驱动循环要求的功率,然后利用各部件的传动效率计算出总线输出功率。