本文關(guān)鍵詞：基于多體動力學(xué)的船舶柴油機曲軸振動特性分析

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【摘要】：柴油機是最重要的動力輸出設(shè)備,曲軸軸系是整個柴油機最復(fù)雜、最容易損壞的部件之一,對曲軸的優(yōu)化設(shè)計一直柴油機降低噪聲和振動的首要任務(wù)。本文以四沖程四缸柴油機為研究對象,以有限元理論和多體動力學(xué)為理論基礎(chǔ),CAD軟件與CAE軟件相結(jié)合,有限元通用處理后進行后處理的原則,對柴油機曲軸進行建模仿真,計算出了柴油機曲軸固有頻率、振型圖和在一個工作循環(huán)內(nèi)的振動特性和潤滑特性,具體手段如下：應(yīng)用三維建模軟件Solidworks,根據(jù)曲軸的詳細尺寸建立三維模型,省去油孔、部分倒角。在Hypermesh中對曲軸進行網(wǎng)格劃分,為了方便后期縮減曲軸和軸承的模型,主軸頸、曲柄銷采用六面體網(wǎng)格單元劃分,曲柄臂采用四面體網(wǎng)格單元,并設(shè)置好曲軸材料、彈性模型等相關(guān)屬性。在ABAQUS中對曲軸進行自由模態(tài)分析,求解其在前12階的固有頻率和振型圖。在AVL-Excite軟件中設(shè)置好柴油機曲軸多體動力學(xué)模型,施加正確的邊界條件,計算出曲軸在一個工作循環(huán)內(nèi)的曲軸、主軸承的受力、位移、速度和加速度大小；并分析出主軸承最小油膜厚度、最大油膜壓力和軸心軌跡等反應(yīng)曲軸潤滑的參數(shù),對曲軸設(shè)計提供依據(jù)。在傳統(tǒng)設(shè)計大受約束、難以模擬實際工況的背景下,將有限元分析和多體動力學(xué)結(jié)合研究的手段,能夠?qū)Σ裼蜋C受力最復(fù)雜的零件進行分析,大幅度提高了曲軸設(shè)計過程中的精度,為以后曲軸設(shè)計和校核提供了一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：曲軸 有限元 多體動力學(xué) 振動 潤滑
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U664.121
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題背景及意義10
• 1.2 軸系建模國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r10-14
• 1.3 本文內(nèi)容、方法及意義14-15
• 第2章 理論基礎(chǔ)15-31
• 2.1 有限元理論15-18
• 2.1.1 數(shù)值模擬技術(shù)簡介15
• 2.1.2 有限元法15
• 2.1.3 有限元法求解問題的基本步驟15-17
• 2.1.4 有限元法軟件17-18
• 2.2 多體動力學(xué)理論18-21
• 2.2.1 多體動力學(xué)理論簡介18-19
• 2.2.2 多柔體動力學(xué)理論基礎(chǔ)19-20
• 2.2.3 子結(jié)構(gòu)法20
• 2.2.4 多體動力學(xué)軟件20-21
• 2.3 柴油機軸系動態(tài)仿真分析的理論基礎(chǔ)21-30
• 2.3.1 曲柄-連桿機構(gòu)的運動學(xué)21-26
• 2.3.2 曲柄-連桿機構(gòu)的動力學(xué)26-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 曲軸有限元模型建立及模態(tài)分析31-43
• 3.1 概述31-32
• 3.2 曲軸有限元模型的建立32-36
• 3.2.1 有限元模型的單元類型32-33
• 3.2.2 有限元模型網(wǎng)格劃分33-34
• 3.2.3 有限元模型的建立34-36
• 3.3 模態(tài)分析的思想36-37
• 3.4 模態(tài)分析的結(jié)果37-42
• 3.4.1 各階固有頻率37-38
• 3.4.2 各階振型圖比較38-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第4章 曲軸多體動力學(xué)計算43-65
• 4.1 AVL-Excite計算理論概述43
• 4.2 曲軸軸系多體動力學(xué)模型的建立43-44
• 4.3 軸系非線性動力學(xué)仿真模型的建立44-53
• 4.3.1 模態(tài)縮減44-46
• 4.3.2 曲軸軸系多體動力學(xué)模型的建立46-53
• 4.4 多體動力學(xué)仿真計算結(jié)果分析53-63
• 4.4.1 曲軸部件振動分析53-58
• 4.4.2 主軸承潤滑特性分析58-63
• 4.5 本章小結(jié)63-65
• 第5章 結(jié)論與展望65-67
• 5.1 總結(jié)65-66
• 5.2 展望66-67
• 參考文獻67-71
• 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表論文71-72
• 致謝72

【參考文獻】

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本文編號：653088