【摘要】：曲軸是柴油機(jī)中最重要的零部件之一,其在工作過(guò)程中的振動(dòng)特性直接影響著柴油機(jī)的可靠性和使用壽命。大功率柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速高、爆發(fā)壓力大,使得曲軸振動(dòng)加劇,影響到了柴油機(jī)的工作性能。因此研究曲軸的振動(dòng)特性對(duì)改善大功率柴油機(jī)的工作性能具有重要的工程意義與實(shí)用價(jià)值。本文以某大功率十二缸柴油機(jī)為研究對(duì)象,首先在三維實(shí)體軟件SolidWorks中建立了曲軸與軸承座的三維實(shí)體模型,其次結(jié)合網(wǎng)格劃分技術(shù)在HyperMesh中進(jìn)行了有限元網(wǎng)格劃分,最后基于縮減理論和多體動(dòng)力學(xué)理論,在AVL-EXCITE多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件中對(duì)曲軸和軸承座進(jìn)行了結(jié)構(gòu)縮減,并建立了大功率柴油機(jī)曲軸軸系的振動(dòng)仿真模型�；谟�(jì)算結(jié)果對(duì)柴油機(jī)曲軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、彎曲振動(dòng)和縱向振動(dòng)開(kāi)展了研究,并結(jié)合曲軸的固有振動(dòng)頻率,進(jìn)行了三維耦合振動(dòng)分析,針對(duì)曲軸扭轉(zhuǎn)角位移較大的問(wèn)題進(jìn)行了扭轉(zhuǎn)減振器的匹配。研究結(jié)果表明:1、連桿大端垂向受力隨點(diǎn)火順序依次達(dá)到最大,橫向受力正負(fù)交替變化。在第三缸點(diǎn)火附近,曲軸自由端與飛輪端的角速度達(dá)到最大的同時(shí),角加速度趨于零。2、曲軸的扭轉(zhuǎn)角位移正負(fù)交替變換,自由端的最大扭轉(zhuǎn)角為1.5°。曲軸的彎曲振動(dòng)相比扭振和縱振較弱,在軸承間隙內(nèi)發(fā)生變化,縱向振動(dòng)從自由端到第四主軸頸以及從飛輪端到第四主軸頸振幅逐漸減小,振動(dòng)步調(diào)呈現(xiàn)分段式的變化,表明了曲軸縱向振動(dòng)的復(fù)雜性。曲軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、彎曲振動(dòng)、縱向振動(dòng)相互都有影響,當(dāng)激勵(lì)頻率靠近其中任意一種振動(dòng)固有頻率時(shí),除這種振動(dòng)較大外,另外兩種振動(dòng)也受到不同程度的影響,當(dāng)激勵(lì)頻率靠近一階扭轉(zhuǎn)振動(dòng)固有頻率附近時(shí),曲軸的三維耦合振動(dòng)最為強(qiáng)烈。3、針對(duì)曲軸扭轉(zhuǎn)角位移較大的問(wèn)題,進(jìn)行了曲軸扭轉(zhuǎn)減振器的匹配,曲軸自由端的扭轉(zhuǎn)角位移由原來(lái)的1.5°減小到了0.7°,扭轉(zhuǎn)角位移得到了明顯的改善。研究結(jié)果為大功率柴油機(jī)強(qiáng)化和曲軸設(shè)計(jì)提供了參考。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TK423
【圖文】：

圖 1.1 集總參數(shù)模型 1.2 為框架模型，圖 1.3 為階梯軸模型，這兩模型與和有限元模型都屬模型，該模型相比集總參數(shù)模型來(lái)說(shuō)更符合實(shí)際情況。應(yīng)用框架模型在分析時(shí)能夠得到較高的精度。階梯軸模型不但可以考慮分布參數(shù)對(duì)軸系，同時(shí)還可以采用不同的數(shù)學(xué)方法來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

框架模型

階梯軸模型

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