本文關(guān)鍵詞：基于數(shù)字樣機(jī)技術(shù)的曲軸多體動(dòng)力學(xué)和有限元分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的部件之一,它承受復(fù)雜、交變的沖擊載荷,是發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析方法的簡(jiǎn)化難以滿足實(shí)際的需要,而多體動(dòng)力學(xué)和有限元法的發(fā)展使得精確地分析曲軸動(dòng)力學(xué)響應(yīng)問(wèn)題成為可能。 本文探討用數(shù)字樣機(jī)技術(shù),通過(guò)多體動(dòng)力學(xué)仿真手段和有限元分析對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸力學(xué)性能進(jìn)行了研究。主要的研究工作概括如下: 〔1〕結(jié)合現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的應(yīng)用理論,系統(tǒng)介紹了現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)過(guò)程的重要技術(shù)——數(shù)字樣機(jī)技術(shù);介紹了應(yīng)用數(shù)字樣機(jī)技術(shù)開展曲軸系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究的主要流程。 〔2〕在對(duì)曲軸強(qiáng)度的研究中,應(yīng)用ADAMS軟件,建立曲軸連桿和機(jī)體模型,進(jìn)行了基于數(shù)字樣機(jī)技術(shù)的曲軸系的動(dòng)力學(xué)分析,模擬了曲軸的實(shí)際工作狀況,得到曲軸的主軸頸及連桿軸頸受力情況,從而為進(jìn)一步研究分析曲軸強(qiáng)度奠定了基礎(chǔ)。 〔3〕應(yīng)用Pro/E軟件建立曲軸的三維實(shí)體模型,通過(guò)Pro/E與ANSYS的接口將其轉(zhuǎn)換成ANSYS有限元模型,對(duì)曲軸進(jìn)行網(wǎng)格劃分和邊界條件的施加,進(jìn)行了基于有限元方法的曲軸靜態(tài)強(qiáng)度分析,分析了曲軸的變形和應(yīng)力狀態(tài),并完成了曲軸的疲勞強(qiáng)度計(jì)算,結(jié)果表明,該曲軸的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)和運(yùn)行工況的要求。 〔4〕基于上述有限元模型對(duì)曲軸進(jìn)行模態(tài)分析,計(jì)算了曲軸前6階自由振動(dòng)模態(tài),分析了模態(tài)的振型及固有頻率。通過(guò)模態(tài)實(shí)驗(yàn)和有限元計(jì)算相結(jié)合的方法來(lái)驗(yàn)證有限元模型的準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)表明,有限元計(jì)算模態(tài)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果吻合較好,表明曲軸有限元模型在一定頻率范圍內(nèi)能較好地表征各自物理模型的動(dòng)態(tài)特性。曲軸的模態(tài)頻率能夠用來(lái)預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)各部件之間動(dòng)態(tài)干擾的可能性,通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以避開共振頻率。這為發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸優(yōu)化、改進(jìn)設(shè)計(jì)提供了有價(jià)值的理論依據(jù)。 研究結(jié)果表明,利用數(shù)字樣機(jī)技術(shù),結(jié)合有限元分析手段可以完成發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析工作,獲得了很好的仿真結(jié)果,同時(shí)對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的改進(jìn)設(shè)計(jì),提高發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)水平及提高發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)性能有著重要意義,是既經(jīng)濟(jì)又有效的科學(xué)化手段。
【關(guān)鍵詞】：曲軸 數(shù)字樣機(jī)技術(shù) 有限元 仿真 多體動(dòng)力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TK403
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 致謝8-15
• 第一章 緒論15-20
• 1.1 課題研究背景15-16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 課題來(lái)源和課題研究的目的及意義18
• 1.4 本論文主要研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線18-20
• 第二章 數(shù)字樣機(jī)相關(guān)技術(shù)20-27
• 2.1 數(shù)字樣機(jī)技術(shù)的產(chǎn)生背景20
• 2.2 數(shù)字樣機(jī)技術(shù)的概念20
• 2.3 數(shù)字樣機(jī)技術(shù)的相關(guān)技術(shù)20-21
• 2.4 數(shù)字樣機(jī)技術(shù)的理論基礎(chǔ)21-22
• 2.5 數(shù)字樣機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)22-23
• 2.6 數(shù)字樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用23-24
• 2.7 主要的數(shù)字樣機(jī)軟件24-25
• 2.8 基于數(shù)字樣機(jī)技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)軸系分析流程25
• 2.9 本文研究的數(shù)字樣機(jī)介紹25-27
• 2.9.1 仿真研究平臺(tái)25-26
• 2.9.2 仿真研究對(duì)象26-27
• 第三章 曲軸系多體系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真27-43
• 3.1 概述27
• 3.2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析27-29
• 3.3 曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析29-31
• 3.3.1 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的質(zhì)量分布29
• 3.3.2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的作用力29-31
• 3.4 曲軸系動(dòng)力學(xué)模型的建立31-33
• 3.4.1 ADAMS/Engine 建模實(shí)現(xiàn)31-32
• 3.4.2 曲軸系多體模型32-33
• 3.5 曲軸系動(dòng)力學(xué)模型機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介33-36
• 3.6 曲軸系動(dòng)力學(xué)模型全局參數(shù)36
• 3.7 施加主動(dòng)載荷及約束36-37
• 3.8 曲軸系仿真結(jié)果37-41
• 3.9 曲軸系仿真結(jié)果分析及結(jié)論41-43
• 第四章 曲軸有限元分析43-55
• 4.1 曲軸幾何模型的建立43-44
• 4.2 曲軸有限元模型的建立44-46
• 4.2.1 單元類型的選擇44-45
• 4.2.2 定義材料屬性45
• 4.2.3 有限元網(wǎng)格的劃分45
• 4.2.4 載荷狀況確定45-46
• 4.3 邊界條件的處理46-51
• 4.3.1 軸頸分布載荷計(jì)算47-49
• 4.3.2 曲軸旋轉(zhuǎn)慣性力和重力49
• 4.3.3 相鄰曲拐傳遞的扭矩49
• 4.3.4 曲軸約束條件處理49-51
• 4.4 曲軸有限元分析結(jié)果51-53
• 4.4.1 應(yīng)變分析51-52
• 4.4.2 應(yīng)力分析52-53
• 4.5 曲軸強(qiáng)度校核53-55
• 4.5.1 曲軸靜強(qiáng)度安全系數(shù)校核54
• 4.5.2 曲軸疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核54-55
• 第五章 曲軸動(dòng)態(tài)特性研究55-64
• 5.1 引言55
• 5.2 模態(tài)分析55-59
• 5.2.1 對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析的意義55-56
• 5.2.2 模態(tài)分析的理論基礎(chǔ)56-57
• 5.2.3 曲軸結(jié)構(gòu)模態(tài)分析模型的建立57
• 5.2.4 曲軸模態(tài)計(jì)算結(jié)果與分析57-59
• 5.2.5 曲軸模態(tài)振型表現(xiàn)及原因分析59
• 5.3 曲軸實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析59-64
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的一般過(guò)程59-61
• 5.3.2 曲軸模態(tài)實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)61
• 5.3.3 曲軸模態(tài)實(shí)驗(yàn)方案61-62
• 5.3.4 曲軸模態(tài)實(shí)驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置62
• 5.3.5 曲軸測(cè)點(diǎn)的傳遞函數(shù)的測(cè)量62
• 5.3.6 模態(tài)實(shí)驗(yàn)分析軟件應(yīng)用步驟62-63
• 5.3.7 有限元計(jì)算結(jié)果與曲軸實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果對(duì)比63-64
• 第六章 總結(jié)與展望64-67
• 6.1 工作總結(jié)64-65
• 6.2 展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文69-70

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 任思路;童寶宏;;車用發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的有限元分析[J];重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué));2011年09期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 荀海量;煤油替代汽油燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸動(dòng)力學(xué)模擬與仿真研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

2 王受路;基于ANSYS的曲軸強(qiáng)度有限元分析[D];山東大學(xué);2011年

3 李國(guó)森;乳化液泵曲軸的疲勞分析與虛擬壽命預(yù)測(cè)[D];太原理工大學(xué);2010年

4 袁英;井下應(yīng)急排水車行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究[D];太原理工大學(xué);2012年

5 黃以兵;16V170柴油機(jī)曲軸研制與有限元分析[D];山東理工大學(xué);2012年

6 田云強(qiáng);基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的摩托車車架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析[D];重慶大學(xué);2012年

7 李會(huì);考慮表面處理影響的曲軸強(qiáng)度研究[D];大連交通大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：基于數(shù)字樣機(jī)技術(shù)的曲軸多體動(dòng)力學(xué)和有限元分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：268607