本文關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸承系統(tǒng)彈性流體潤(rùn)滑分析及曲軸強(qiáng)度研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的零部件之一，承受著連桿傳遞過來的周期變化的氣缸爆發(fā)壓力與活塞組慣性力以及曲軸的旋轉(zhuǎn)慣性力，其在工作中的潤(rùn)滑狀況、振動(dòng)特性及強(qiáng)度直接關(guān)乎到整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命、經(jīng)濟(jì)性及可靠性。特別是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能及可靠性要求的不斷提高，對(duì)曲軸的潤(rùn)滑、振動(dòng)以及強(qiáng)度提出了更高的要求，對(duì)曲軸進(jìn)行多學(xué)科、全方位的彈性流體動(dòng)力學(xué)，多體動(dòng)力學(xué)，動(dòng)、靜強(qiáng)度，疲勞壽命等方面的綜合研究迫在眉睫。本文以某四缸發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，基于非線性多體動(dòng)力學(xué)理論與有限元理論，建立了整個(gè)曲軸軸系非線性多體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，對(duì)曲軸主軸承彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑進(jìn)行了深入研究，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)曲軸的動(dòng)態(tài)特性和模態(tài)動(dòng)應(yīng)力恢復(fù)技術(shù)進(jìn)行了研究。最后完成了曲軸的靜強(qiáng)度分析與疲勞強(qiáng)度分析，為后續(xù)的優(yōu)化分析奠定了基礎(chǔ)。具體工作如下： 1、在建立曲軸軸系基本零件的三維實(shí)體模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合非線性多體動(dòng)力學(xué)的要求，對(duì)網(wǎng)格劃分技術(shù)進(jìn)行了深入研究，利用網(wǎng)格劃分軟件Hypermesh采用手動(dòng)和自適應(yīng)聯(lián)合劃分的方式對(duì)曲軸軸系系統(tǒng)進(jìn)行了基于六面體的網(wǎng)格劃分。 2、通過對(duì)有限元自由度縮減理論和技術(shù)的深入研究，設(shè)定曲軸、軸承主自由度節(jié)點(diǎn)，并利用通用有限元軟件ABAQUS進(jìn)行結(jié)構(gòu)縮減，建立了曲軸軸承系統(tǒng)的縮減模型。 3、利用上述有限元模型、縮減模型，基于有限元方法、非線性多體動(dòng)力學(xué)方法及有限差分法，并以真實(shí)油膜表征主軸頸與主軸承之間的非線性動(dòng)力學(xué)耦合效應(yīng)，考慮軸瓦軸頸表面的形貌效應(yīng)、彈性變形效應(yīng)、軸頸不對(duì)中、供油狀況以及空穴效應(yīng)等因素，同時(shí)加入氣體爆發(fā)壓力、輸出端反扭矩等基本載荷位移邊界條件，對(duì)上述模型進(jìn)行計(jì)入油膜潤(rùn)滑的非線性多體動(dòng)力學(xué)仿真分析。 4、以曲軸主自由度節(jié)點(diǎn)位移為邊界條件，，進(jìn)行曲軸動(dòng)態(tài)應(yīng)力恢復(fù)。通過對(duì)有限元準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力恢復(fù)方法與模態(tài)動(dòng)應(yīng)力恢復(fù)方法的的比較研究，選擇以模態(tài)動(dòng)應(yīng)力恢復(fù)方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)應(yīng)力恢復(fù)，并提取了第二循環(huán)內(nèi)的曲軸應(yīng)力場(chǎng)譜。通過分析各氣缸爆發(fā)時(shí)刻的最大應(yīng)力，對(duì)曲軸進(jìn)行了靜強(qiáng)度研究。 5、以多體動(dòng)力學(xué)分析得到的應(yīng)力張量譜數(shù)據(jù)，在fe-safe中，基于疲勞線性積累理論，采用無限壽命設(shè)計(jì)方法，Goodman平均應(yīng)力修正，Brown-Miller關(guān)鍵平面算法，考慮表面加工和表面處理的影響，計(jì)算曲軸疲勞強(qiáng)度。
【關(guān)鍵詞】：曲軸軸承系統(tǒng) 彈性流體潤(rùn)滑 結(jié)構(gòu)縮減 多體動(dòng)力學(xué) 疲勞強(qiáng)度
【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】：2015
【分類號(hào)】：TK403
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 課題研究背景及意義11-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-20
• 1.2.1 內(nèi)燃機(jī)主軸承潤(rùn)滑分析方法及研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.2 曲軸強(qiáng)度研究方法及現(xiàn)狀17-20
• 1.3 課題研究主要內(nèi)容20-23
• 第二章 理論基礎(chǔ)研究23-38
• 2.1 曲軸主軸承彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論23-32
• 2.1.1 油膜厚度表達(dá)式23-24
• 2.1.2 計(jì)入表面粗糙度的影響24-26
• 2.1.3 粗糙峰彈性接觸壓力26-27
• 2.1.4 潤(rùn)滑劑的粘壓特性27
• 2.1.5 計(jì)入軸承彈性變形的影響27-28
• 2.1.6 軸心軌跡的計(jì)算28-30
• 2.1.7 油膜邊界條件30-32
• 2.2 EXCITE 多體動(dòng)力學(xué)理論32-37
• 2.2.1 多體系統(tǒng)質(zhì)點(diǎn)坐標(biāo)描述32-33
• 2.2.2 多體系統(tǒng)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)方程33-35
• 2.2.3 自由度縮減35-37
• 2.2.4 動(dòng)態(tài)縮減動(dòng)力學(xué)方程37
• 2.3 本章小結(jié)37-38
• 第三章 曲軸-軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型建立38-53
• 3.1 曲軸、主軸承有限元模型38-41
• 3.1.1 曲軸、主軸承三維實(shí)體模型38-39
• 3.1.2 網(wǎng)格劃分技術(shù)研究及有限元模型的建立39-41
• 3.2 有限元結(jié)構(gòu)縮減方法研究41-45
• 3.2.1 主自由度的選取原則41-42
• 3.2.2 定義曲軸 RBE2 并驗(yàn)證42-45
• 3.2.3 有限元結(jié)構(gòu)縮減45
• 3.3 非線性多體動(dòng)力學(xué)模型的建立45-51
• 3.3.1 EXCITE 體單元46-47
• 3.3.2 EXCITE 非線性連接單元47-49
• 3.3.3 模型全局?jǐn)?shù)據(jù)與邊界條件49-51
• 3.3.4 組建整體多體動(dòng)力學(xué)模型51
• 3.4 本章小結(jié)51-53
• 第四章 多體動(dòng)力學(xué)仿真及曲軸主軸承流體潤(rùn)滑分析53-69
• 4.1 多體動(dòng)力學(xué)仿真及結(jié)果分析53-57
• 4.1.1 活塞側(cè)擊力分析53-54
• 4.1.2 曲柄銷受力分析54-55
• 4.1.3 主軸承受力分析55-56
• 4.1.4 曲軸轉(zhuǎn)速不均勻性與扭振特性56-57
• 4.2 曲軸主軸承流體潤(rùn)滑分析57-64
• 4.2.1 最小油膜厚度分析58-59
• 4.2.2 摩擦功耗分析59-60
• 4.2.3 最大油膜壓力分析60-61
• 4.2.4 油膜各參數(shù)的平均分布圖61-64
• 4.3 軸心軌跡結(jié)果分析64-67
• 4.4 本章小結(jié)67-69
• 第五章 基于 EXCITE 的曲軸動(dòng)態(tài)應(yīng)力恢復(fù)及疲勞強(qiáng)度分析69-85
• 5.1 曲軸動(dòng)態(tài)應(yīng)力恢復(fù)69-74
• 5.1.1 動(dòng)態(tài)應(yīng)力恢復(fù)步長(zhǎng)的選擇69-70
• 5.1.2 基于有限元計(jì)算的準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力分析法70-71
• 5.1.3 模態(tài)動(dòng)應(yīng)力恢復(fù)方法71-74
• 5.2 曲軸靜強(qiáng)度分析74-79
• 5.3 曲軸疲勞強(qiáng)度分析79-84
• 5.3.1 疲勞分析軟件 fe-safe 介紹80-81
• 5.3.2 曲軸疲勞強(qiáng)度分析81-84
• 5.4 本章小結(jié)84-85
• 第六章 總結(jié)與展望85-87
• 6.1 總結(jié)85-86
• 6.2 展望86-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文91-92
• 致謝92-93

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

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3 包學(xué)海;池茂儒;楊飛;;子結(jié)構(gòu)分析中主自由度選取方法研究[J];機(jī)械;2009年04期

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本文編號(hào)：391707