1.2国内外研究状况

    当前，国内外对柴油机工作机构的动力分析方法较多，且都比较完善和成熟。动力学是研究受力情况，曲轴连杆机构的动力学包括气体力，惯性力，曲轴扭矩等的分析。传统柴油机主要工作机构的运动及动力分析的方法主要有图解法，解析法，复数向量法。

（1）图解法。形象直观，把各机构的速度，位移，受力情况都能够从图中反映出来，一目了然。可以作为解析法的辅助手段。

（2）解析法。 解析法是通过建立平衡方程，然后通过建立起来的线性方程组而求解。

（3）复数向量法。复数向量法是以各构件为向量进行复数的相乘，然后对时间进行求导，得出运动件的性能。

    60年代以前，基本上都是用实验的手段来研究曲轴的强度，但是都是对曲轴的最大程度的简化，所以计算的精度都不是太高，无法满足要求。然而随着有限元理论的发展，60—70年代，有限元理论计算被用到曲轴的强度计算中。80年代中期，各种有限元软件如ANSYS，MSC，Hyperworks等软件出现，曲轴强度的分析进一步发展，出现了曲轴三维有线分析的方法。但是与传统的方法相比，有限元分析不但更加贴近曲轴的实际运动情况，但是都是按照静应力计算，在评价曲轴的强度时都是从大量的曲轴中挑出来的，也是很注重曲轴的静强度，并没有考虑到曲轴的动力影响因素。

近十年来MBS（多刚体动力学模拟）机械计算机模拟技术的发展，对方案的设计进行优化，随之派生出来的多体动力学仿真软件也得到更多的应用。如Pro／Machanica、ADAMS，AVL-EXCITE等等。可以说是，今后的柴油机轴系分析将体现在多体动力学研究方法上。

1.3 主要研究内容

本课题以船用柴油机的曲柄连杆机构为对象，开展其动力学特性研究，主要内容如下：

（1）建立简化的柴油机曲柄连杆机构的模型。

（2）在UG环境下建立柴油机曲柄连杆机构的运动模型，并导入AVL环境中。

（3）用AVL软件进行运动学的仿真及分析，给出主要的部件在任意的时刻，任意的位置运动规律（如位移，速度，加速度等），并给出动态仿真的过程。对结果进行分析，得出相关结论，从而加深了对柴油机曲轴连杆机构的了解。

1.4 本章小结

本文采用理论分析，计算机仿真分析相结合的方法对柴油机的曲轴连杆机构进行运动学仿真分析及动力分析。采用动力学分析软件AVL进行建模和仿真的步骤如下:

（1）运用 UG软件 进行曲轴的CAD模型建立；

（2）通过Altair Hyperworks软件进行曲轴的网格划分； 

（3）运用ABAQUS进行曲轴模型的动静态缩减；

（4）采用 AVL Excite进行动力学分析；

（5） 整理分析结果。

总结：对船用柴油机轴系动力学分析，首先先用UG将各个零部件装配成一个装配体，进行刚体定义。在进行施加约束后，然后将其建好的模型导入AVL软件中进行动力学仿真分析。

 第二章 基于AVL的柴油机动力学分析建模

   曲轴是发动机的重要部件之一，对柴油机的强化有着非常重要的影响。为了达到柴油机的可靠性相关的设计要求，应在曲轴动力学分析和可靠性分析中使用仿真工具软件，获得精确的分析结果。

在许多研究计算中都采用了AVL EXCITE 计算,计算与实验结果对比表明，其结果与真值非常接近。EXCITE 提供两种3D 曲轴动力学模型的使用方式：商用有限元软件得到的实体压缩模型和AVL来生成结构化的曲轴模型。