MSC.adams在汽车空调压缩机中的应用

在模型上施加运动学约束以及力约束后，进行900rps 的运动仿真，以活塞3 为例，摘取其位移、速度、加速度与受力的曲线图，根据先前算出的d1、d2 位置，判定活塞在整个行程中的四个阶段的状态。一个周期内压缩机进行膨胀——吸气——压缩——排气为一次完整循环。状态判定结果如图6 所示。

图6 位移、速度、加速度与受力的曲线图

　　5 分析结果

　　5．1 运动学分析

　　在转速为900rpm、吸气压强为0.358Mpa、排气压强为2.97Mpa 的工况下，如图7 和图8 所示，由于正五边形的对称性，所有活塞的位移幅值和端面受力曲线基本一致，相位差为2π /5。

图7 活塞位移曲线（900rpm）

图8 活塞压力曲线（900rpm）

　　在活塞端面受力曲线中可以很明显的看到两段压力恒定的直线，对应了压缩机工作中的吸气和排气状态（上端为吸气，下端为排气），两段曲线则分别对应了膨胀和压缩状态（左端为压缩，右端为膨胀），和上文利用速度方向和活塞质心位置判定结果一致。

　　由于导向杆的约束所带来的对称性，使得靠近导向杆轴线的活塞（1 和5），其速度幅值要略大于远离轴线的活塞（2 和4）速度幅值，如图9 所示。导向杆所带来的对称性在加速度曲线图中尤为明显，如图10 所示，且处于对称轴线上的活塞3 的加速度曲线变化平稳而光滑，远离轴线的活塞（1 和5）的加速度曲线则出现了一定的畸变，加速度的峰值相对原相位出现了超前或滞后的现象。

图9 活塞速度曲线（900rpm）

图10 活塞加速度曲线（900rpm）

　　出现这种情况在很大程度上是由于导向杆的运动约束造成的“轴对称性”而非理想状态下的空间对称性，五个活塞在机构上并不处于完全对等的地位所致。在满足了五个活塞在周向位移的要求的同时，因为连杆与行星盘的球铰链球心有不同程度的空间运动，使得速度和加速度的传递出现了不同的结果。

　　5．2 动力学分析

　　通过分析可得导向杆头部的受力情况(图11)和压缩机的功耗（图12）。通过导向杆的受力曲线我们可将其作为有限元分析的边界条件，分析其应力，应变，和疲劳。

　　通过将模拟所得的功耗同实际情况的功耗进行比较，按标准在该工况下功耗应为2.75KW，同模拟所得的曲线平均在2.7KW 是相当接近的，从而也可证明分析的精度是非常高的。

图11 导向杆头部受力曲线

图12 压缩机功耗曲线

　　6. 结语

　　通过分析，我们发现理论公式推导，和试验数据同软件运动学动力学仿真所得数据能达成较好的一致性。这说明前期三维实体建模和实体模型上的力学模型搭建的正确性，并进一步验证了软件动力学仿真的可行性。这不仅节省了大量的人力物力资源，更重要的是缩短了产品设计周期以减短了产品的生产制造周期，提高了优化设计的便捷性，降低了成本。