曲軸扭振分析CAE方法改進與探討
發(fā)布時間:2024-03-21 18:58
軸系扭振分析是發(fā)動機及其附件設(shè)計制造中的重要環(huán)節(jié),工程上多采用一維集總參數(shù)法,但其計算準(zhǔn)確性始終存疑,半拐剛度的計算精度和一維模型的置信度是發(fā)動機曲軸系扭振CAE分析的關(guān)鍵。對比分析了幾種半拐剛度計算方法的優(yōu)缺點及準(zhǔn)確度,以某發(fā)動機曲軸系為研究對象,建立了有效的半拐剛度有限元模型,并分析了實際扭轉(zhuǎn)中心的位置及其對剛度計算的影響,在此基礎(chǔ)上,總結(jié)了一種較準(zhǔn)確的半拐剛度計算方法。運用三維有限元法得到的軸系扭振固有特性結(jié)果來校核評估了半拐剛度計算和集總參數(shù)模型的準(zhǔn)確性,最后在發(fā)動機臺架上進行了軸系扭振試驗。結(jié)果表明,基于實際扭轉(zhuǎn)中心的有限元剛度計算方法具有較高的準(zhǔn)確性,基于三維校核的集總參數(shù)法的計算結(jié)果和臺架實驗結(jié)果具有良好的一致性,為工程應(yīng)用提供了很好的參考。
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本文編號:3934003
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圖1單位曲拐圖
其他的經(jīng)驗公式還包括西馬連科(Zimanenko)公式、克·威爾遜(KerWilson)公式、中國船級社推薦公式等,這些公式都具有不同的適用范圍,曲柄上的油孔結(jié)構(gòu)、曲柄臂復(fù)雜的幾何邊界等因素對計算結(jié)果也具有一定的影響,若要在工程上采用公式法進行半拐剛度的計算,則需要進行廣泛的修....
圖2半拐模型
所提出的計算方法同樣基于有限元法。創(chuàng)建半拐三維模型(包含半個主軸頸、半個曲柄銷、一個曲柄臂結(jié)構(gòu))并進行適當(dāng)簡化處理,得到半拐模型如圖2所示。采用ansys軟件建立有限元模型,由于半拐模型表面具有較復(fù)雜的曲面邊界,選用solid187二階四面體單元劃分網(wǎng)格。半拐的材料參數(shù)為:彈性模....
圖3邊界條件的施加
實際扭轉(zhuǎn)中心的提取是計算扭轉(zhuǎn)半徑的關(guān)鍵,也是正確求解扭轉(zhuǎn)剛度的基礎(chǔ)。文獻(xiàn)[7-8]中在計算相對扭轉(zhuǎn)角時將主軸頸軸線作為扭轉(zhuǎn)中心。理論上,扭轉(zhuǎn)中心是零變形點,以主軸頸軸線施加扭矩其扭轉(zhuǎn)中心應(yīng)該位于該軸線上,但實際上曲軸是個彈性體,再加上各部分的相互約束作用,會導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)中心發(fā)生偏移,....
圖4半拐扭轉(zhuǎn)軸線示意圖
圖3邊界條件的施加圖5半拐位移云圖
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