S195单缸柴油机的曲柄连杆机构的建模和仿真

摘要：在分析s195单缸柴油机工作机构的基础上，运用SolidWorks设计软件完成了该机构的三维模型、虚拟装配。通过Parasolid传输标准将SolidWorks环境下的工作机构装配体模型文件导入ADAMS中，实现了内燃机工作机构的运动学仿真。

关键词：单缸内燃机 ADAMS 虚拟装配 建模与仿真

引言

建模和仿真是数字化设计与制造的核心技术，已广泛地应用于产品的开发的各个方面，如产品的设计、验证、决策等方面，是一种有效而低成本的研究方法[1]。

在众多的仿真分析和建模软件中，分析软件ADAMS和建模软件SolidWorks运用较为普遍。本文用SolidWorks三维造型软件建立S195柴油机模型，完成模型后导入ADAMS中进行仿真和分析。

1 机构模型建立

建立柴油机虚拟样机模型之前，首先利用SolidWorks提供的拉伸、旋转、放样、扫描等操作命令建立各零件模型；然后按照柴油机各零部件间的装配和配合关系，采用自底向上的装配技术对各零件的三维实体模型进行虚拟装配，得到整机的三维实体虚拟装配模型，如图1所示。

2 ADAMS中导入三维实体模型

首先在SolidWorks软件中将柴油机装配体文件另存为Parasolid格式的图形文件中，然后将此文件导入ADAMS环境中？3？。柴油机模块模型建立后，将文件保存为.*x_t格式，将输出的文件放在非中文路径下，比如D盘text文件夹下，然后打开Adams/View，选择import a file，在路径里选择D盘text文件夹，点击ok。接下来在弹出的对话框里在file type处选择Parasolid开头的一项，在file to read里双击，选择第一步输出的文件，在model name里击右键，依次选择Model ，create点击ok，这样装配体就成功导入ADAMS中了。

3 机构运动仿真

导入ADAMS中的三维装配体，需要经过编辑后才能进行运动仿真，在ADAMS中按照机构的实际工作位置设置重力加速度的方向，对组成机构的各个零部件的三维模型根据实际设计要求定义其材料，密度等属性。

3.2 创建约束副

导入到ADAMS中的模型各构件之间还没有任何约束，为了进行运动仿真，必须在各个构件之间加上约束关系。

3.3 创建驱动

在主工具箱中选择旋转驱动（Rotational Joint Motion），将其施加在曲轴与箱体构成的旋转副（Revolute Joint）上，设定仿真参数，速度为2000r/min，时间为1s，100步。

3.4 仿真结果

仿真完成后，通过Adams/Postprocessor模块对仿真结果进行分析处理，得到曲轴和活塞质心位置、速度、加速度如图2和图3所示。

4 结束语

在内燃机的设计和研发中，ADAMS虚拟样机技术可以提高设计质量，缩短产品开发周期，并降低开发成本，可见，基于SolidWorks和ADAMS的虚拟样机技术在内燃机设计中具有重要的工程使用价值[2]。

参考文献：

[1]熊光楞，李伯虎，柴旭东.虚拟样机技术[J].系统仿真学报，2001，1：114-117.

[2]张小明，冷军发，刘波.基于ADAMS的单缸内燃机动力学分析与研究[J].机械传动，2009（4）：52-54.

[3]安美玲，穆玺清.基于SolidWorks的虚拟装配体设计技术在机械产品设计中的应用[J].机械研究与应用，2008（2）：101-103.

[4]郭卫东.虚拟样机技术与ADAMS应用实例教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.