对置式摆盘发动机空间机构振动力与振动力矩平衡研究

发动机振动力与振动力矩是鱼雷壳体振动的外激励因素,其幅值与频率的变化规律直接关系到鱼雷壳体的振动。本文从空间机构学角度出发,在对置式摆盘发动机结构与力学特性分析的基础上,推导出对置式摆盘机左、右各部分主轴、摆盘、连杆及活塞的惯性力与惯性力矩,然后分别研究其振动力与振动力矩的变化规律,并与单边布置的摆盘发动机进行比较,提出进一步的平衡措施与方法。该方法对发动机的结构与减振降噪设计具有一定的借鉴意义,同时可为研制新型鱼雷热动力装置奠定一定的基础。     

基于iSIGHT的鱼雷摆盘发动机活塞多学科设计优化

为进一步对鱼雷摆盘发动机活塞进行优化设计,综合考虑其温度、结构及强度,基于多学科可行性法（MDF）建立了摆盘发动机活塞的多学科设计优化（MDO）模型,并使用UG和ANSYS进行温度场和强度学科设计与分析。给出了活塞多学科设计优化分析仿真流程,并基于iSIGHT集成UG和ANSYS建立其多学科设计优化平台,通过二次开发实现了参数输入、输出、更新及软件间数据交流。经优化的活塞质量较原来降低了21.81%,最高温度降低了55℃,第1环槽温度降低了29℃,最大应力降低了10 MPa。仿真结果表明,活塞轻量化的MDO可有效处理热-结构耦合因素,在降低活塞质量的同时改善了温度及应力特性,提高了设计优化效率。     

新型柱塞式摆盘发动机力学特性分析

传统的活塞式摆盘发动机由于和摆盘连接处的受力和约束条件的复杂性,都没有从根本上解决此处振动噪声过大的问题,为了降低鱼雷发动机噪音,提出了一种新型柱塞式摆盘发动机。介绍了该新型发动机的基本结构与工作原理,分析了其力学特性,包括柱塞相对于缸体及摆盘的运动规律,在柱塞受力分析的基础上建立了柱塞的力平衡方程,结合柱塞式发动机的结构推导了柱塞最小含接长度与柱塞总长之比的关系式,为新型柱塞式摆盘发动机的结构设计提供了理论依据。该发动机在摆盘上没有约束机构,柱塞在工作过程中产生自转,可以起到改善润滑、减小摩擦和降低噪声的作用。     

摆盘发动机隔振系统动力学特性

摆盘发动机振动通过支撑结构传至鱼雷壳体导致的噪声是鱼雷的主要噪声源。从复合隔振理论出发,抽象出摆盘发动机、中间隔振板、支撑结构集成系统的动力学模型,建立了2自由度系统的振动方程,给出了发动机转动传至支撑结构激振力的数学表达式,并得到了隔振系统的力传递系数,分析了传至基座力的幅频特性,并研究了隔振板质量、刚度系数、阻尼系数对传递系数的影响规律,研究结果可为控制发动机振动辐射噪声提供理论分析机理。     

空间摆盘机构副元素分离预测

从空间机构学理论出发,抽象出摆盘机构的动力学模型,导出了无间隙时连杆与摆盘铰接处的运动副反力及其方向变化率,以此获得了方向变化率与运动副反力模的比值;根据比值的绝对值变化,给出了空间摆盘机构运动副元素的分离准则,得到了在主轴转角处于特定位置副元素将分离的结论。研究结果为鱼雷摆盘发动机的振动与噪声控制提供参考,并为进一步发展含间隙鱼雷摆盘机构的动力优化综合理论提供了分析方法。     

基于特种活塞发动机的水下鱼雷发射系统仿真

为了给水下鱼雷发射系统寻找合适的原动机,提出了特种活塞发动机方案,建立了水下鱼雷发射系统的数学模型,并对该模型进行系统仿真.仿真结果表明,以特种活塞发动机作为水下鱼雷发射系统的原动机方案是合理的,可行的,发动机的性能能够满足发射系统的要求.     

鱼雷热力发动机综述与评价

本文根据国内外有关鱼雷热动力系统和热力发动机的文献资料，对鱼雷热力发动机（主要是活塞发动机和涡轮发动机）的特点，性能和适用范围进行了综述与评价。     

周转斜盘发动机运动学建模与仿真

为了对周转斜盘发动机进行全面分析和优化改进,必须首先对其运动学进行深入探讨和研究。基于周转斜盘发动机活塞运动学模型和连杆运动学模型,仿真分析了活塞和连杆的运动趋势。结果表明,活塞和连杆运动的不平稳运转会成为发动机的振动和噪声源。该研究结果为斜盘发动机的减振降噪和结构优化提供理论参考。     

鱼雷活塞发动机高压单层气缸套设计

为了进一步优化活塞发动机气缸套设计方案,应用MSC．Patran软件对鱼雷活塞发动机气缸套不同方案的设计结构进行了有限元温度及应力场对比计算分析,确定了较为合理的设计方案。该设计方案可适用于更高燃气压力的发动机,最高工作压力大于30MPa,较现有技术有明显提高。气缸套通过试验验证,满足发动机的正常使用要求。     

鱼雷斜盘发动机动力学特性仿真分析

虚拟样机技术已在国外鱼雷发动机的研制中得到应用。本文采用这一技术,对鱼雷斜盘发动机的性能以及主要运动部件的动力学特性进行了仿真;通过对发动机结构以及工作过程的模拟,分析了发动机主要运动部件的速度加速度与受力情况;探讨了发动机结构参数的调整对整机性能以及部件强度与振动的影响。文中提出的方法以及得到的结论对于缩短鱼雷发动机的研制周期,减少样机的试验费用,提高发动机的性能具有实际意义。     

小缸径活塞温度场存储测试系统研究

在原有活塞温度场红外遥测系统的基础上,研发一种新的测量小缸径活塞温度场存储测试系统,并通过试验对系统的实用性进行了验证.试验结果表明该系统不仅可靠性高、体积小、功耗低、对温度场影响小,符合测试系统的要求,而且消除了在原红外遥测系统中常出现的信号短时间中断的现象.     

某型柴油机活塞销轴承磨损分析及表面型线设计

针对某型柴油机活塞销轴承初始设计方案在试验中出现的磨损问题,开展了活塞换热分析及活塞温度场仿真与试验对标。在此基础上进行热机耦合变形分析,发现活塞销轴承变形不协调是导致此类问题的主要原因。针对活塞销孔轴承进行热机状态型线匹配分析,开展了活塞销孔轴承热机耦合状态下的型线优化设计,通过仿真及试验验证了该型线优化方案的有效性。分析了桶形型线、指数型线及超椭圆型线对连杆小头衬套轴承载荷分布状态的影响,3种型线对比结果表明,指数型线和超椭圆型线可有效地改善连杆小头轴承载荷分布状态。     

3一D Finite Element Analysis of the Temperature Field，Thermal Deformation and Stress of Pistons in Diesel Engines

本文应用MARC有限元分析软件,采用三维有限元法计算大功率柴油机活塞在热载荷作用下的温度场和换热情况,并在此基础上分析活塞的热变形及热应力场,确定活塞失效的主要位置,从而为改进设计提供参考。     

隔热柴油机活塞热负荷研究

本文对150单缸隔热柴油机活塞热负荷进行了研究,以实测温度为边界条件,用二维平面、轴对称平面温度场专用计算程序,对隔热前后活塞温度场和热流作了计算,绘制出等温线图和热流图。研究表明,燃烧室表面喷涂陶瓷隔热层后,减少了高温气体向燃烧室壁的传热量,改善了活塞热负荷。     

对置活塞轴向发动机同步运动机构空间圆柱凸轮的设计与优化

针对对置活塞轴向气缸结构的二冲程发动机,开展了对置活塞空间圆柱凸轮同步机构优化设计研究。为提高对置活塞发动机的性能,建立空间圆柱凸轮模型,对压力角、空间圆柱凸轮型线进行优化设计,进而得到发动机活塞的最佳运动位移曲线。利用发动机性能仿真软件GT-power,计算了不同活塞位移曲线下发动机的性能参数,分析活塞运动位移曲线对发动机性能参数的影响规律。计算结果表明：优化设计后的空间圆柱凸轮型线可以改进活塞运动位移的变化规律,进而提高发动机动力经济性能;随着活塞运动位移曲线的变化方向,发动机的性能先有所提升,而后开始下降,得出对置活塞发动机同步运动机构圆柱凸轮的优化设计方法。     

多级活塞缸式发射装置结构安全性分析

多级活塞缸式发射装置作为新型冷发射方式之一,具有兼容不同弹径、免装填等优点。为研究多级活塞缸式发射装置的结构安全性,通过理论分析、数值仿真等方法对多级活塞缸式发射装置的运动过程进行了梳理,分析了多级活塞缸式发射装置中缓冲材料的吸能需求,并揭示了结构质量特性偏差、装配姿态偏差、燃气动力偏差、缓冲材料特性偏差等因素对导弹离台姿态的影响规律。多级活塞缸式发射装置的运动规律由各级缸筒的几何参数和被推动导弹的质量参数决定,对缓冲吸能的需求较高,多模块的多级活塞缸式发射装置中导弹的离台姿态更加稳定。研究结果可为多级活塞缸式发射装置安全性设计提供理论支撑,为多级活塞缸式发射武器系统提供指标分解依据。     

某轻型车辆液力减震器活塞杆断裂失效分析

对发生断裂失效的某型轻型车辆液力减震器活塞杆进行断口失效分析。为查找失效原因对活塞杆根部的加工状态进行分析,同时对活塞杆根部有无过渡圆角的两种情况进行有限元应力分析。结果表明,活塞杆的断裂属于高周疲劳断裂,引起早期疲劳断裂失效的主要原因是因为活塞杆根部过渡截面未加工过渡圆角所造成的。与未加工过渡圆角时相比,加工有R5的过渡圆时可以使活塞杆根部的最大轴向应力下降36%。     

液压自由活塞发动机的活塞运动不对称特征研究

结合液压自由活塞发动机基本原理,建立了系统分析模型,通过仿真和样机试验结果分析了活塞运动不对称性及其影响因素。研究结果表明：液压自由活塞发动机活塞上止点运动呈现不对称性特征,能量传递特征和活塞受力特征决定了该不对称性是固有的。在上止点附近,气体压力对活塞运动状态起决定性作用,活塞压缩过程越快,对应的膨胀过程也越快。配流阀响应对活塞上止点运动状态影响不明显,不同负载压力形成位置主要影响膨胀过程后期。     

水下步枪气体调节器的运动规律

针对自动步枪在水下射击时活塞运动产生冲击力的问题,对活塞运动规律进行研究.分别建立水下射击时弹丸活塞运动模型和水流对活塞冲击速度的计算模型,对活塞的运动条件进行分析,确定在子弹的推动下水流速度的大小.研究结果表明:对于5.8 mm水陆两栖步枪,当弹丸运动至导气位置的速度大于360.25 m/s时,活塞才会发生运动,该研究可用于水下射击条件下气动步枪自动机的动态分析.