本文關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)仿真研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 隨著車輛高速化和輕量化要求的不斷提高,對發(fā)動機(jī)的功率、體積和重量的要求也不斷提高。目前,發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)日益向著提高效率、增加可靠性、減輕重量、降低燃油消耗率以及降低排放等方向發(fā)展,其強(qiáng)化指標(biāo)不斷提高,導(dǎo)致零部件工作條件惡化,經(jīng)常出現(xiàn)疲勞破壞等問題,嚴(yán)重影響發(fā)動機(jī)工作的可靠性,已成為社會和生產(chǎn)企業(yè)面臨的嚴(yán)峻問題。并且由于疲勞破壞的產(chǎn)生具有隱蔽性和突然性,往往沒有很明顯的征兆,易造成巨大的損失。因此開展發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)分析的研究,及時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)主要結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度問題和疲勞問題,對于提高發(fā)動機(jī)工作的可靠性具有重要意義。 本文以某單缸大排量發(fā)動機(jī)為研究對象,結(jié)合發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)組成和工作特點(diǎn),綜合考慮計(jì)算精度和求解時(shí)間這個(gè)建模的根本問題,建立了發(fā)動機(jī)機(jī)體組件、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、平衡軸和動力總成懸置系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)分析有限元模型,進(jìn)行了發(fā)動機(jī)多轉(zhuǎn)速工況的瞬態(tài)響應(yīng)仿真分析,計(jì)算了發(fā)動機(jī)主要零件在這些工況下的動態(tài)應(yīng)力和疲勞壽命,并找到了該發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度薄弱環(huán)節(jié),提出了有效的改進(jìn)措施。整篇論文的研究工作和成績歸納如下: ①論文以滾動軸承及其軸承座的瞬態(tài)有限元仿真為例,重點(diǎn)研究了發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)瞬態(tài)有限元分析中,各零件之間動態(tài)結(jié)合部與靜態(tài)結(jié)合部的有效處理方法,為進(jìn)行整機(jī)的動態(tài)仿真奠定了基礎(chǔ); ②論文針對發(fā)動機(jī)機(jī)體整機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零件眾多的具體情況,從平衡計(jì)算時(shí)間與計(jì)算精度矛盾的角度出發(fā),在確保計(jì)算精度的情況下,根據(jù)各零件的工作原理與受力情況,對各重要的結(jié)構(gòu)零件與部位進(jìn)行了詳細(xì)處理、對次要的部位進(jìn)行了適當(dāng)?shù)暮喕幚?合理建立了各零件之間的連接關(guān)系、接觸關(guān)系、運(yùn)動關(guān)系,最后得到整機(jī)的有限元瞬態(tài)分析有限元模型; ③論文還針對機(jī)體組件為發(fā)動機(jī)的骨架和核心部件,建立了機(jī)體組件模態(tài)分析的有限元模型,對其進(jìn)行了自由模態(tài)和約束模態(tài)分析,得到了機(jī)體組件在自由和約束條件下的固有頻率和振型。同時(shí)分析了機(jī)體組件的模態(tài)特征和振型特點(diǎn),確定了機(jī)體的薄弱區(qū)域,為后續(xù)的瞬態(tài)響應(yīng)分析和疲勞壽命分析提供了一定的指導(dǎo)。 ④在考慮發(fā)動機(jī)機(jī)體組件、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、平衡軸和動力總成懸置系統(tǒng)等相互作用的前提下,并根據(jù)發(fā)動機(jī)的各種工況確定了載荷和邊界條件,對發(fā)動機(jī)進(jìn)行了六種工況、每種工況下含五個(gè)工作循環(huán)時(shí)間的瞬態(tài)響應(yīng)分析,得到了各零部件的動態(tài)應(yīng)力分布情況; ⑤在發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)分析的基礎(chǔ)上,對發(fā)動機(jī)典型零部件進(jìn)行了疲勞壽命分析,得到了各零部件在發(fā)動機(jī)不同轉(zhuǎn)速工況時(shí)的疲勞壽命情況; ⑥根據(jù)瞬態(tài)響應(yīng)及其疲勞壽命分析的結(jié)果,針對發(fā)動機(jī)中在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面存在問題的零部件,提出有針對性的改進(jìn)建議,并通過再分析驗(yàn)證改進(jìn)方案的可行性。
【關(guān)鍵詞】：發(fā)動機(jī) 有限元 模態(tài)分析 瞬態(tài)響應(yīng)分析 疲勞分析
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TK401
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 國外方面10-11
• 1.2.2 國內(nèi)方面11-13
• 1.3 本文研究的內(nèi)容13-15
• 2 零件結(jié)合部有限元建模方法探討15-24
• 2.1 軸承模擬方法的選擇15-19
• 2.2 接觸單元類型對軸孔接觸模型的影響19-21
• 2.3 軸承外圈與軸承座配合關(guān)系模型的建立21-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 3 發(fā)動機(jī)整機(jī)有限元模型的建立24-34
• 3.1 機(jī)體組件有限元模型的建立24-28
• 3.1.1 缸體、缸頭和缸頭蓋有限元模型的建立24-26
• 3.1.2 曲軸箱、側(cè)蓋和右端蓋有限元模型的建立26-28
• 3.2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)和平衡軸有限元模型的建立28-31
• 3.2.1 曲軸有限元模型的建立28-29
• 3.2.2 連桿有限元模型的建立29-30
• 3.2.3 活塞有限元模型的建立30
• 3.2.4 平衡軸有限元模型的建立30-31
• 3.3 動力總成懸置系統(tǒng)有限元模型的建立31-33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 4 發(fā)動機(jī)機(jī)體組件模態(tài)分析34-42
• 4.1 機(jī)體組件模態(tài)分析有限元模型的建立34-35
• 4.2 機(jī)體組件自由模態(tài)分析35-37
• 4.3 機(jī)體組件約束模態(tài)分析37-40
• 4.4 模態(tài)分析總結(jié)40-41
• 4.5 本章小結(jié)41-42
• 5 發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)分析42-83
• 5.1 發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)有限元模型的建立42-49
• 5.1.1 邊界條件的確定42-43
• 5.1.2 載荷的確定43-47
• 5.1.3 發(fā)動機(jī)各零部件材料模型的建立47-48
• 5.1.4 阻尼系數(shù)的選取48-49
• 5.1.5 計(jì)算控制參數(shù)選擇49
• 5.2 發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)結(jié)果分析49-82
• 5.2.1 機(jī)體組件的計(jì)算結(jié)果分析49-52
• 5.2.2 連桿的計(jì)算結(jié)果分析52-56
• 5.2.3 曲軸的計(jì)算結(jié)果分析56-58
• 5.2.4 活塞的計(jì)算結(jié)果分析58-63
• 5.2.5 平衡軸的計(jì)算結(jié)果分析63-65
• 5.2.6 支架的計(jì)算結(jié)果分析65-70
• 5.2.7 橡膠軟墊的計(jì)算結(jié)果分析70-82
• 5.3 本章小結(jié)82-83
• 6 發(fā)動機(jī)典型零部件的疲勞壽命分析83-97
• 6.1 疲勞強(qiáng)度的分析理論基礎(chǔ)83-88
• 6.1.1 應(yīng)變——壽命疲勞分析理論83-86
• 6.1.2 材料對應(yīng)變歷程的響應(yīng)及疲勞壽命的計(jì)算86-88
• 6.2 發(fā)動機(jī)典型零部件的疲勞強(qiáng)度分析88-96
• 6.2.1 左曲軸箱的疲勞壽命分析88-90
• 6.2.2 右曲軸箱的疲勞壽命分析90-91
• 6.2.3 曲軸的疲勞壽命分析91-92
• 6.2.4 連桿的疲勞壽命分析92-94
• 6.2.5 支架的疲勞壽命分析94-96
• 6.3 本章小結(jié)96-97
• 7 結(jié)構(gòu)改進(jìn)研究97-108
• 7.1 改進(jìn)方案97-99
• 7.2 改進(jìn)結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)響應(yīng)分析99-104
• 7.2.1 改進(jìn)前后左曲軸箱分析結(jié)果對比99-101
• 7.2.2 改進(jìn)前后后右支架分析結(jié)果對比101-104
• 7.3 改進(jìn)結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度分析104-107
• 7.3.1 改進(jìn)前后左曲軸箱分析結(jié)果對比104-106
• 7.3.2 改進(jìn)前后后右支架分析結(jié)果對比106-107
• 7.4 本章小結(jié)107-108
• 8 結(jié)論108-110
• 致謝110-111
• 參考文獻(xiàn)111-113
• 附錄：作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文113

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：309966