【摘 要】
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二冲程发动机作为油动无人机的动力源,直接导致了无人机大的振动和噪声以及较高的故障率,因此对二冲程发动机的动态特性进行研究势在必行。连杆和曲轴作为二冲程发动机的核心运动和传力部件,是发动机振动的主要来源,故研究它们的动态特性对减小发动机的振动有重要意义。然而目前在对连杆和曲轴动态特性研究时所添加的边界条件大多缺乏依据,大部分研究只是选取一个部件进行了理论和实验研究,难以准确获取部件的动态特性。为此,
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二冲程发动机作为油动无人机的动力源,直接导致了无人机大的振动和噪声以及较高的故障率,因此对二冲程发动机的动态特性进行研究势在必行。连杆和曲轴作为二冲程发动机的核心运动和传力部件,是发动机振动的主要来源,故研究它们的动态特性对减小发动机的振动有重要意义。然而目前在对连杆和曲轴动态特性研究时所添加的边界条件大多缺乏依据,大部分研究只是选取一个部件进行了理论和实验研究,难以准确获取部件的动态特性。为此,本文利用多平台联合仿真的方法对某型二冲程发动机进行了动力学仿真,随后将连杆和曲轴的受力作为边界条件对它们进行了模态分析和谐响应分析,最终找到了在使用过程中变形最大的部位和最易发生共振的部件。论文的主要研究工作如下:（1）首先基于该二冲程发动机的三维模型和工作过程参数,借助GT-Power软件建立其一维热力学循环模型并进行验证,再对模型进行热力学仿真得到发动机在额定工况时气缸内压力与曲轴转角的关系,为接下来二冲程发动机的动力学仿真提供主动力。（2）随后对二冲程发动机进行三维建模并验证模型正确性,再将所建模型导入到ADAMS中,添加燃气压力和旋转驱动后进行额定工况下的动力学仿真,得知连杆小头所承受的最大力是4230N,曲柄销所承受的最大力是4049N,为下文连杆和曲轴的预应力模态分析准备了载荷边界条件。（3）再以连杆和曲轴的实际工作情况为依据对它们添加约束,并将动力学仿真得到的连杆和曲轴的最大受力作为载荷边界条件对其进行预应力模态分析。通过分析它们的振型云图得知连杆变形最大的部位是杆身,曲轴变形最大的部位是上曲柄平衡块,将两者的振型云图进行对比得知连杆在使用过程中的变形相对较大,是比较容易发生破坏的部件。（4）最后以连杆和曲轴的预应力模态分析模型为基础,在它们振动变形最大的位置分别添加简谐力进行谐响应分析,得到它们在X、Y和Z方向的振幅—频率响应曲线。通过对所得曲线分析得知连杆在4005Hz和5020Hz附近容易发生共振,曲轴在5818Hz附近容易发生共振,对比两者的分析结果得知连杆比曲轴更易发生共振。
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