發(fā)布時(shí)間：2020-03-22 00:18

【摘要】：連桿和曲軸是柴油機(jī)工作中疲勞強(qiáng)度可靠性要求很高的關(guān)鍵零部件。對于關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)過程,往往需要進(jìn)行各種疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)和仿真,才能得知其是否滿足要求。但對于船用低速柴油機(jī)來說,這種反復(fù)制作和研究過程,會(huì)嚴(yán)重的增加成本,浪費(fèi)時(shí)間和人力物力。所以研究一種使用縮比小模型來代替原模型的方法,其經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性,必然會(huì)成為當(dāng)下以及將來對低速柴油機(jī)結(jié)構(gòu)件研究的一種重要方法。本文的具體研究內(nèi)容如下:(1)首先使用有限元軟件對低速機(jī)關(guān)鍵零部件的原模型和縮比模型進(jìn)行靜態(tài)疲勞仿真計(jì)算。然后分別通過Goodman曲線、工作壽命云圖以及疲勞安全系數(shù)云圖三種方法對靜態(tài)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析,驗(yàn)證了其在靜態(tài)工況下的疲勞強(qiáng)度可靠性。最后根據(jù)原模型與縮比模型的靜態(tài)強(qiáng)度關(guān)系,得出靜態(tài)疲勞強(qiáng)度相似理論與模型尺寸、施加載荷與原載荷的比值n有關(guān),并根據(jù)其相似關(guān)系,擬合了靜態(tài)疲勞強(qiáng)度的相似理論經(jīng)驗(yàn)公式。(2)首先使用有限元軟件對曲柄-連桿機(jī)構(gòu)的原模型和縮比模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真分析,并得出其在動(dòng)態(tài)工況下的疲勞強(qiáng)度變化情況。然后通過Goodman曲線、工作壽命云圖以及疲勞安全系數(shù)云圖三種方法對動(dòng)態(tài)計(jì)算結(jié)果與靜態(tài)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析,并驗(yàn)證了其在動(dòng)態(tài)工況下的疲勞強(qiáng)度可靠性。最后根據(jù)原模型與縮比模型的強(qiáng)度關(guān)系,得出動(dòng)態(tài)疲勞強(qiáng)度相似理論不僅與模型尺寸、施加載荷與原載荷比值n有關(guān),還與修正系數(shù)b有關(guān),且修正系數(shù)b的取值隨特征位置的不同而有所不同,并根據(jù)其相似關(guān)系,擬合了動(dòng)態(tài)疲勞強(qiáng)度相似理論經(jīng)驗(yàn)公式。(3)使用WAW-2000型微機(jī)控制電液伺服萬能試驗(yàn)臺(tái)對曲軸和連桿的1/4縮比模型進(jìn)行靜態(tài)疲勞強(qiáng)度試驗(yàn),并將試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對比分析,驗(yàn)證了疲勞強(qiáng)度仿真分析的正確性,并驗(yàn)證了疲勞強(qiáng)度相似理論的準(zhǔn)確性。
【圖文】：

第 1 章 緒論（3）將已經(jīng)建立完成的三維模型導(dǎo)入有限元軟件 ANSYS Workbench 中，進(jìn)行靜限元模型求解。將計(jì)算得到的零部件應(yīng)力分布，，進(jìn)行 Goodman 曲線校核，疲勞壽圖以及疲勞安全系數(shù)云圖分析。將原模型與縮比模型進(jìn)行對比分析，使用 MATL結(jié)果進(jìn)行擬合，總結(jié)同一模型在不同載荷下的疲勞強(qiáng)度相似理論，以及原模型與縮型在不同載荷下的疲勞強(qiáng)度相似理論，并得出靜態(tài)疲勞強(qiáng)度的相似理論經(jīng)驗(yàn)公式。（4）在 ANSYS-Workbench 中建立曲柄連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)仿真模型，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)計(jì)解，得到曲柄連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)應(yīng)力分布，對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行 Goodman 曲線疲勞校核勞壽命云圖以及疲勞安全系數(shù)云圖分析，并與靜態(tài)計(jì)算結(jié)果作對比分析。將其原�？s比模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析，總結(jié)原模型與縮比模型的相似理論，并擬合得態(tài)疲勞強(qiáng)度的相似理論經(jīng)驗(yàn)公式。（5）設(shè)計(jì) 1/4 縮比模型的二維圖紙并進(jìn)行加工制造，使用萬能試驗(yàn)機(jī)對加工制造體模型進(jìn)行靜態(tài)疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)，并將試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證疲勞仿真分析的正確性，并校驗(yàn)疲勞強(qiáng)度相似理論的準(zhǔn)確性。

圖 2.1 曲柄連桿機(jī)構(gòu)示意圖算：塞瞬時(shí)位移 x 為：x = R + L L cos β Rcosα/sinα， 得sin β =λ sinα2 2 2cos β = 1 sin β = 1 λ sinα2-1）中2 2x = R (1 cos α ) + L(1 1 λ sin α)[(1 cos ) (1 cos2 )]4X Rλ= α + α(sin sin2 )2dxV Rdtλ= = ω α + α2V ′ = Rω (cos α + λ cos2α )算：運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以視為由活塞銷帶動(dòng)的直線
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U664.121.1

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4 陳U

本文編號：2594152