摘 要

本文借助多体动力学仿真建模分析软件ADAMS2007R3/ENGINE针对给定结构尺寸的船舶柴油机，在ADAMS/ENGINE中建立参数化的船舶柴油机模型，并在一定曲轴转速下开展船舶柴油机的运动学和动力学的仿真分析。得到船舶柴油机模型活塞的位移，速度，加速度，进行运动学分析。得到活塞，活塞销所受的X,Y,Z方向的力和受到的力矩，进行动力学分析。研究ADAMS/ENGINE对船舶柴油机仿真分析的科学性和可行性，对船舶柴油机的生产制造，结构优化，以及震动噪音等其他方面研究具有重要的指导意义和理论支撑。

论文主要研究了：在ADAMS/ENGINE模块下建立的六缸船舶柴油机模型，研究活塞，活塞销及其部件的运动学和动力学，并且进行分析，与理论上做对比，研究ADMAS/ENGINE分析船舶柴油机的可行性，准确性。

研究结果表明：理论分析与ADAMS/ENGINE分析的活塞及其部件的受力和运动情况完全一致，说明用ADAMS/ENGINE对船舶柴油机的部件受力和运动分析是可行的，科学的，严谨的。

关键词：ADAMS/ENGINE，船舶柴油机，仿真建模，运动学，动力学。

Abstract

In this paper, based on the multi-body dynamics simulation modeling software ADAMS2007R3/ENGINE, a parameterized Marine diesel ENGINE model was established in ADAMS/ENGINE for a given structural size of the Marine diesel ENGINE, and the kinematics and dynamics simulation analysis of the Marine diesel ENGINE was carried out at a certain crankshaft speed.

The displacement, velocity and acceleration of the piston of the Marine diesel engine model are obtained and the kinematic analysis is carried out.The X,Y, and Z forces and torques of the piston and the piston pin are obtained for dynamic analysis.The study of ADAMS/ENGINE on the scientificity and feasibility of Marine diesel ENGINE simulation analysis has important guiding significance and theoretical support for the production and manufacture of Marine diesel ENGINE,structural optimization, vibration and noise and other aspects of research.This paper mainly studies the six-cylinder Marine diesel ENGINE model established under ADAMS/ENGINE module, studies the kinematics and dynamics of the piston, piston pin and its components, and analyzes the feasibility and accuracy of ADMAS/ENGINE analysis of the Marine diesel ENGINE compared with the theory.

The results show that the theoretical analysis is completely consistent with the force and motion of the piston and its parts analyzed by ADAMS/ENGINE, which indicates that it is feasible, scientific and rigorous to use ADAMS/ENGINE to analyze the force and motion of the parts of the Marine diesel ENGINE.

Keywords: ADAMS/ENGINE, Marine diesel ENGINE, simulation modeling, kinematics, dynamics.

目 录

第1章绪论

1.1研究背景和意义 …………………………………………………………………………..1

1.2国内外研究现状……………………………………………………………………....……..2

1.2.1国内研究现状….. ………………..3

1.2.2国外研究现状…………… 4

1.3研究内容………………………………………………………………………………...…..5

第2章船舶柴油机的结构 6

2.1船舶柴油机的系统及其基本结构 6

2.2活塞………………. .7

第3章六缸船舶柴油机的建模 .8

3.1 ADAMS软件和其ENGINE模块 .8

3.2 ENGINE模块中建立六缸船舶柴油机模型 ……………………………12

第4章运动学分析 13

4.1运动学理论分析…………………………………………………………………………….11

4.2对比综合分析…………………………………………………………………………….....17

第5章动力学分析………………………………………………………………………………………….18

5.1稳态分析前的参数设定.……………………………………………………………………18

5.2活塞动力学分析.……………………………………………………………………………19

5.2.1六个缸的气缸压力分析……………..................................................................................20

5.2.2一号缸的活塞销的受力分析……………………………………………………………..24

第6章结论与展望 25

6.1结论………………………………………………………………………………………….25

6.2展望………………………………………………………………………………………….25

参考文献………………………………………………………………………………….…..26 致谢………………………………………………………………………………………….......27

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

船舶柴油机机组的发展一直到今天已经至少有一百多年的发展历史了,经过不断更新改造和逐步提高技术优化,现在已经逐步发展达到相当完善的技术程度。三万吨及其以下的货运船舶, 大部分的货运主机都可以采用大型柴油机,因为近年来大型船舶低速柴油机的广泛使用以及大型四冲程中速大型高功率的大型柴油机的快速发展，因此超大排水量的船舶柴油机在大型货运油轮、高速货运集装箱上已经大面积使用,几乎有着和大型燃气轮机、汽轮机、以及其他核动力发电装置进行竞争的巨大可能,甚至将来还会取代它们。因为新型船舶柴油机它的适应性好、热效率高、和最大功率适用范围大,已经较大程度范围的受到地区和应用推广到国家农业、工业、交通运输和各家国防建设等大事业中去,对于促进推动现代人类文明的持续发展进步起到了非常重要的促进作用。在刚开始建造的远洋两用船舶中,有一些超过九层的远洋船舶上所使用的每个主机组都是一台柴油机以作为燃气动力。从有些国家二十世纪开始，船舶动力上就几乎使用了该型柴油机。目前,在大型船舶的动力中,柴油机依然占有重要使用地位,现在我国柴油机还是处于主导地位,是无法加以替代的。

船舶行业运输燃油行业目前是中国消耗船舶燃油量很大的一个运输行业。目前,节能低碳减排这个问题已经是一个全球非常备受关注的一个社会问题,实现高节能，能源持续发展绿色经济发展,因此对于研究船舶专用柴油机的研发生产设计制造及其空气运动学和空气动力学,对于进行船舶专用柴油机的设计生产、加工、制造、优化都具有很重要的科学指导意义,对于利用船舶柴油主机采用降低大功率以及节能降碳减排的新技术及其进行科学研究时也有着非常重要的应用意义^[1] 。主机设备是生成船舶最关键的配套动力装置,随着这些年中国船舶造船业设备产能进一步不断扩大,船用船舶柴油机设备市场前景广阔^[2]。我国实施的海洋资源强国发展战略,新建的海上丝绸之路等都将和海洋船舶交通运输密切连接,海洋船舶是沟通世界各个发达国家之间经济政治贸易社会文化交流的天然经济交通枢纽,共同努力创建和构建"21世纪新海上丝绸之路",是适应世界性在贸易经济格局一直发生变化的形势下的必然做法,中国成为连接沟通世界各国的新型国际贸易的丝绸大路,而海洋船舶又是世界海上的主要经济交通运输使用工具,当今世界市场经济日益繁荣,国与国之间的内外贸合作联系日益紧密,90%的国际进出口贸易是靠海洋船舶进行运输的。