生產與使用上的經濟性一直是現代動力機械的發(fā)展主題,產品設計開發(fā)過程中對結構進行減重設計是動力機械研制過程中的重要工作之一。目前主流的減重手段一種是使用更輕的新型復合材料,但是此舉會提高生產的成本;另一種是對結構進行合理的重新設計,使得結構達到最優(yōu)的材料使用率。因此第二種方法成為了目前在工程設計領域應用相對較多的方法。本文的研究對象為某公司新型柴油機,以有限元和優(yōu)化設計的理論方法為基礎,對此柴油機機體、連接箱、自由端支架三個部件進行減重分析,以提高結構材料更優(yōu)的使用效率,降低生產成本。并在減重過程中對工作在環(huán)境惡劣區(qū)域的結構進行優(yōu)化設計,減少應力集中。由于柴油機在運轉工況下的工作狀態(tài)最惡劣,因此本次僅研究柴油機在運轉工況下各結構的靜力學狀態(tài)。首先本研究應用ANSYS仿真軟件并結合結構靜力學有關理論,對柴油機部件進行初始靜力學分析,根據得到的各結構應力與形變云圖,得到結構的應力與形變值并檢驗了其強度在安全范圍之內,得到機體、連接箱、自由端支架還可以進一步減重優(yōu)化。其次運用拓撲優(yōu)化原理建立結構的優(yōu)化模型,根據優(yōu)化的結果對結構進行修改,得到優(yōu)化后的各結構的三維模型。最后在ANSYS軟件中對優(yōu)化... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題的研究背景和意義
    1.2 國內外的研究現狀
        1.2.1 國外的研究現狀
        1.2.2 國內的研究現狀
    1.3 本研究主要的內容和方法
        1.3.1 內容和需要解決的問題
        1.3.2 本課題研究方法及技術路線
    1.4 本章小結
2 建立柴油機部件有限元模型
    2.1 有限元分析的基本理論
        2.1.1 有限元法的介紹
        2.1.2 應力與形變
        2.1.3 彈性原理
        2.1.4 變分原理和里茲法
    2.2 創(chuàng)建實體模型
        2.2.1 Creo軟件介紹
        2.2.2 實體模型的創(chuàng)建
    2.3 創(chuàng)建有限元模型
        2.3.1 ANSYSWorkbench介紹
        2.3.2 設置材料的屬性
        2.3.4 劃分網格
    2.4 本章小結
3 柴油機部件初始靜力學分析
    3.1 部件載荷約束的確定
        3.1.1 機體邊界與載荷約束的確定
        3.1.2 連接箱邊界與載荷約束的確定
        3.1.3 自由端支架邊界與載荷約束的確定
    3.2 部件初始靜力學分析
        3.2.1 機體初始靜力學分析
        3.2.2 連接箱初始靜力學分析
        3.2.3 自由端支架初始靜力學分析
    3.3 柴油機部件強度校核
    3.4 本章小結
4 柴油機部件結構的減重優(yōu)化
    4.1 結構優(yōu)化的基本理論
        4.1.1 極值理論
        4.1.2 數學模型
        4.1.3 優(yōu)化設計的準則
    4.2 選擇結構優(yōu)化的類型
        4.2.1 現有的結構優(yōu)化類型
        4.2.2 拓撲優(yōu)化的方法論
    4.3 結構優(yōu)化的靈敏度分析
        4.3.1 全局差分法
        4.3.2 半解析法
    4.4 部件結構的改進
        4.4.1 機體結構的改進
        4.4.2 連接箱結構的改進
        4.4.3 自由端支架結構的改進
    4.5 部件結構優(yōu)化后的驗證
        4.5.1 機體優(yōu)化后的強度驗證
        4.5.2 連接箱優(yōu)化后的強度驗證
        4.5.3 自由端支架優(yōu)化后的強度驗證
    4.6 本章小結
5 結論及展望
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于ANSYS的除草機車架輕量化研究[J]. 周方思,李立君,歐陽益斌.  林業(yè)工程學報. 2017(06)
[2]基于拓撲優(yōu)化的變速箱殼體輕量化設計[J]. 沈偉,廖敏,王強,王霜,易軍,王川東,何旭.  農機化研究. 2018(04)
[3]拓撲優(yōu)化與尺寸優(yōu)化相結合的割草車車架輕量化設計[J]. 陳遠帆,李舜酩,蘇玉青.  重慶理工大學學報(自然科學). 2017(01)
[4]12V240H型柴油機連接箱改進設計與有限元計算分析[J]. 殷玉龍,孟浩.  鐵道機車與動車. 2015(04)
[5]基于有限元的柴油機連接箱優(yōu)化設計[J]. 羅威.  內燃機與配件. 2014(07)
[6]吉利4D20轎車柴油機輕量化技術應用研究[J]. 袁兆成,趙福全,董仁,方舟.  汽車技術. 2010(06)
[7]基于ANSYS對塑料齒輪的結構靜力學分析[J]. 鄭正,雷君相,羅宇舟.  制造業(yè)自動化. 2010(05)
[8]淺談虛功原理的應用[J]. 李近.  中國科技信息. 2009(24)
[9]ANSYS三維實體單元與板殼單元的組合建模研究[J]. 謝元丕,馮剛.  機械設計. 2009(04)
[10]ANSYS中網格劃分方法研究[J]. 李慶齡.  上海電機學院學報. 2006(05)

碩士論文
[1]基于ANSYS Workbench的電動城市客車車架輕量化研究[D]. 萬明磊.青島大學 2015
[2]12V240ZJH柴油機機體有限元強度分析[D]. 殷龍.大連交通大學 2015
[3]8L265柴油機機體強度有限元計算及優(yōu)化[D]. 丁義峰.大連理工大學 2015
[4]三段式客車車架的CAE分析及減重優(yōu)化研究[D]. 馬聰承.華南理工大學 2009
[5]LJ465Q-2A汽油發(fā)動機機體結構有限元分析與增壓強化設計[D]. 范長偉.廣西大學 2008
[6]3100柴油機機體有限元分析[D]. 王偉林.天津大學 2007
[7]重型特種車車架強度分析及其輕量化問題研究[D]. 王皎.武漢理工大學 2005
[8]CY4102BZQ柴油機機體結構強度評估[D]. 謝福林.天津大學 2003



本文編號：3236790