【摘要】： 小體積、高轉(zhuǎn)速已成為當前機械增壓器發(fā)展的主要趨勢。本文主要針對課題中的機械增壓器在高速轉(zhuǎn)動時經(jīng)常出現(xiàn)轉(zhuǎn)子刮擦的現(xiàn)象進行分析,對其齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進行動態(tài)研究,找出產(chǎn)生上述顯現(xiàn)的原因,為機械增壓器的改進提供理論依據(jù)。齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)乃是機械增壓器最重要、最關鍵、最復雜的部分,轉(zhuǎn)子的優(yōu)劣直接決定了機械增壓器的動態(tài)性能。本文以改善機械增壓器的動態(tài)特性和穩(wěn)定性為研究目的,在應用有限元分析軟件ANSYS 11.0建立了與奇瑞0.8L發(fā)動機(372)相匹配的機械增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的有限元動力學模型的基礎上,主要做了如下工作: 首先,介紹了齒輪轉(zhuǎn)子動力學研究的內(nèi)容和方法,并簡單的介紹了有限元法在齒輪轉(zhuǎn)子動力學分析的應用。 其次,為了為了找出機械增壓器齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的共振頻率,對其建立了有限元模型,利用Block Lanczos算法進行了有限元模態(tài)分析計算,并通過試驗驗證了仿真的可靠性。計算得出單轉(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子耦合系統(tǒng)的前8階固有頻率和固有振型,并且發(fā)現(xiàn)一階臨界轉(zhuǎn)速在增壓器的正常工作轉(zhuǎn)速內(nèi),是其產(chǎn)生振動和噪聲的重要原因。對耦合和非耦合兩種情況進行比較分析,闡明齒輪副耦合作用對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的重要影響。分別改變轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的支承剛度和葉輪的長度,研究對系統(tǒng)振動特性的影響,為機械增壓器的減振降噪提供理論依據(jù)。 第三,對機械增壓器齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的諧響應進行了研究,在系統(tǒng)上加載氣體作用力和齒輪嚙合力,仿真出彈性支承下耦合后的諧響應。通過諧響應分析發(fā)現(xiàn)機械增壓器齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的最大位移為4.72×10~(-3)mm,最大位移點在系統(tǒng)的滾珠軸承16003處。 第四,分析了齒輪的嚙合剛度對機械增壓器齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)固有特性的影響,齒輪嚙合剛度的變化對系統(tǒng)低階的固有頻率影響不大,但對系統(tǒng)高階固有頻率有較大的影響。齒輪嚙合剛度的提高一方面可以提高系統(tǒng)的固有頻率,另一方面可以有效的降低諧響應的振幅。 第五,分析了齒輪嚙合頻率和系統(tǒng)共振頻率的關系,發(fā)現(xiàn)齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)除一階、二階共振頻率不在嚙合頻率內(nèi),其他高階的共振頻率均處于齒輪的嚙合頻率內(nèi),這是造成機械增壓器振動的另一個原因。然后在不考慮氣體作用力的情況下,單獨分析了齒輪激勵力在共振頻率內(nèi)對齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的影響,通過仿真發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子軸心的位移隨著嚙合頻率的增加而變大,而且齒輪間的激勵力主要影響齒輪轉(zhuǎn)子的徑向位移,對軸向位移影響不大。齒輪轉(zhuǎn)子在齒輪激勵下最大的位移不到7um,從而也說明了齒輪嚙合激勵對系統(tǒng)振動的影響有限。 最后對機械增壓器整機進行了動態(tài)特性測試試驗研究分析。通過分析殼體表面測試點振動位移的時間歷程曲線和頻譜曲線,找出了轉(zhuǎn)子刮擦的原因。并對機械增壓器進行了改進,改進后的機械增壓器運轉(zhuǎn)正常,基本消除了轉(zhuǎn)子刮擦的現(xiàn)象。試驗分析和仿真推論基本一致,這也證明了動態(tài)模型建立的正確性。
【圖文】：

以產(chǎn)生更強的燃燒壓力和輸出動力川。機械增壓器可以使內(nèi)燃機的廢氣排放最多減少50%，輸出功率最多提高55%，這為我國汽車排放達到新的國際標準提供了新的途徑，對于環(huán)境環(huán)保也有著深遠的社會效益[2J。圖1一1為一臺裝有機械增壓器的發(fā)動機。圖1一1采用機械增壓器的發(fā)動機隨著汽車工業(yè)的發(fā)展對機械增壓器的轉(zhuǎn)速要求越來越高，體積也越來越小。由于轉(zhuǎn)速的提高，一方面使得增壓器的轉(zhuǎn)子慣性作用明顯增加，由此產(chǎn)生的振動、噪聲等問題嚴重影響了其工作性能和使用是壽命;另一方面，由于高轉(zhuǎn)速以及輕型化的要求，機構的彈性變形已不可避免[3l[4]，但人們對振動噪聲的要求越來越嚴格，機械增壓器動態(tài)性能已成為衡量它的性能的重要指標[2]。

的SLK級跑車上[2l。目前機械增壓器在全世界整車廠的使用量已超過每年30萬臺，截_LL到2008年，僅Eaton公司的機械增壓器產(chǎn)量就達到了約400萬部，，圖1一2為其典型產(chǎn)品之一。目前世界上的機械增壓器的主要生產(chǎn)廠家有Eaton、TRD等，主要整車應用車型有 :BuiekGS、 BuiekRiviera、 BuiekparkAvenueUltra、pontiacBonneville、 PontiaeGrandPrixGTP、 OldsmobileLSS、 HoldenCommodore、MereedesC一Class、 MereedesSLKRoadster、 JaguarXJR、 AstonMartinVantage及DB7等。圖1一 2Eaton公司某型號羅茨增壓器
【學位授予單位】：中南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TH132.41

【引證文獻】

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1 魏玉;;汽車機械增壓器的發(fā)展現(xiàn)狀及泄漏分析[J];濮陽職業(yè)技術學院學報;2013年03期

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1 盧超;汽油機可控機械增壓系統(tǒng)的研究[D];吉林大學;2012年

本文編號：2700707