本文關(guān)鍵詞：基于全工況載荷譜的凸輪軸疲勞壽命預(yù)測(cè)方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：凸輪軸是內(nèi)燃機(jī)的關(guān)鍵零部件之一，內(nèi)燃機(jī)工作過程中，凸輪表面和挺柱之間有很高的周期性接觸應(yīng)力和較快的相對(duì)滑動(dòng)速度，凸輪軸承受較大彎曲和扭轉(zhuǎn)負(fù)荷，凸輪軸的軸頸圓角處很容易出現(xiàn)應(yīng)力集中，容易出現(xiàn)疲勞破壞現(xiàn)象。本文以凸輪軸作為研究對(duì)象，根據(jù)多質(zhì)量動(dòng)力學(xué)原理，應(yīng)用AVL軟件建立了配氣機(jī)構(gòu)一維動(dòng)力學(xué)仿真分析模型，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，研究了凸輪軸在四種考核工況下的載荷特征；建立了凸輪軸、軸承座的三維實(shí)體模型，在此基礎(chǔ)上考慮凸輪軸與軸承座的裝配關(guān)系，建立了凸輪軸組合結(jié)構(gòu)的非線性有限元分析模型，進(jìn)行了瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)仿真分析，研究了凸輪軸在四種考核工況下應(yīng)力分布狀態(tài)、應(yīng)力時(shí)變特性；基于應(yīng)力時(shí)變特性結(jié)合四種考核工況所占時(shí)間比例，研究了應(yīng)用雨流計(jì)數(shù)法建立凸輪軸全工況載荷譜的方法；考慮凸輪軸的載荷特征及材料特性，研究了使用應(yīng)力－壽命疲勞曲線、線性累積法則、平均應(yīng)力修正等疲勞分析理論預(yù)測(cè)凸輪軸壽命的方法。通過本文的研究得到了適用于凸輪軸的包含一維動(dòng)力學(xué)仿真、三維瞬態(tài)有限元分析、疲勞載荷譜的建立、應(yīng)力疲勞分析等關(guān)鍵技術(shù)的凸輪軸疲勞壽命預(yù)測(cè)方法。 應(yīng)用AVL TYCON軟件建立進(jìn)氣閥系、排氣閥系、軸承、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等配氣機(jī)構(gòu)組成部件，建立配氣機(jī)構(gòu)一維仿真分析模型。并由配氣機(jī)構(gòu)的四種考核工況：標(biāo)定轉(zhuǎn)速工況、90%標(biāo)定轉(zhuǎn)速工況、80%標(biāo)定工況、最大扭矩工況，得到各凸輪與從動(dòng)件接觸點(diǎn)處所受載荷及凸輪軸整體在工作過程中受到的扭矩。 使用Pro/E軟件分別建立了凸輪軸以及凸輪軸軸承座的三維實(shí)體模型，在前處理軟件ANSA軟件中，進(jìn)行了凸輪軸與軸承座的裝配，建立了非線性的接觸關(guān)系及約束，并進(jìn)行了網(wǎng)格化分，，由于瞬態(tài)有限元分析計(jì)算量較大，在保證求解精度的前提下盡量減小模型求解規(guī)模，在結(jié)構(gòu)較為薄弱的軸頸過度圓角處采用了較為精細(xì)的網(wǎng)格。應(yīng)用有限元分析軟件ANSYS對(duì)四種工況下的凸輪軸進(jìn)行瞬態(tài)有限元分析，得到了凸輪軸在四種考核工況下應(yīng)力分布狀態(tài)、應(yīng)力時(shí)變特性，應(yīng)力分布狀態(tài)表明凸輪軸應(yīng)力集中部位主要在凸輪與凸輪軸頸的過渡圓角處，應(yīng)力時(shí)變特性為載荷譜的編制提供了信號(hào)數(shù)據(jù)。 在研究現(xiàn)有各疲勞分析方法的基礎(chǔ)上，考慮到凸輪軸在全工況下應(yīng)力水平均處于彈性范圍內(nèi)，選取名義應(yīng)力法（S－N曲線法）作為凸輪軸的疲勞壽命預(yù)測(cè)方法；對(duì)比單參數(shù)和雙參數(shù)循環(huán)計(jì)數(shù)法，考慮到雙參數(shù)循環(huán)計(jì)數(shù)法能夠較為真實(shí)的再現(xiàn)變幅加載過程，采用雙參數(shù)循環(huán)計(jì)數(shù)法中的四點(diǎn)雨流計(jì)數(shù)法編制了凸輪軸載荷譜；將有限元瞬態(tài)分析結(jié)果加載到疲勞分析軟件Ncode Design life中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式及材料的疲勞特性，建立了凸輪軸材料的S－N曲線，建立S－N曲線疲勞分析模型，并由Miner線性累積法則分析計(jì)算各工況下凸輪軸的應(yīng)力集中部位的疲勞壽命，將各工況組合計(jì)算凸輪軸總體的疲勞壽命，為凸輪軸疲勞分析提供理論支撐。
【關(guān)鍵詞】：凸輪軸 一維動(dòng)力學(xué)仿真 瞬態(tài)有限元分析 載荷譜 疲勞壽命
【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】：2013
【分類號(hào)】：TK403;TH114
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-20
• 1.1 論文研究背景及意義11
• 1.2 論文研究目的11-12
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-18
• 1.4 論文研究?jī)?nèi)容18-20
• 2 凸輪軸動(dòng)力學(xué)及疲勞理論20-31
• 2.1 動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)20-25
• 2.1.1 單質(zhì)量模型20-23
• 2.1.2 多質(zhì)量模型23-25
• 2.2 疲勞分析理論25-31
• 2.2.1 疲勞分類25-26
• 2.2.2 疲勞壽命設(shè)計(jì)方法26-27
• 2.2.3 循環(huán)計(jì)數(shù)法27-29
• 2.2.4 疲勞累積損傷理論29-31
• 3 凸輪軸一維動(dòng)力學(xué)仿真分析31-41
• 3.1 一維仿真模型的建立31-33
• 3.2 計(jì)算參數(shù)設(shè)置33-36
• 3.2.1 確定集中質(zhì)量34
• 3.2.2 剛度確定34-36
• 3.2.3 其他參數(shù)設(shè)置36
• 3.3 仿真結(jié)果及分析36-40
• 3.3.1 仿真結(jié)果36-38
• 3.3.2 結(jié)果分析38-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 4 凸輪軸瞬態(tài)應(yīng)力分析41-55
• 4.1 凸輪軸三維模型的建立41-42
• 4.2 有限元模型網(wǎng)格化分42-45
• 4.2.1 幾何清理及參數(shù)設(shè)置42-43
• 4.2.2 網(wǎng)格劃分43-45
• 4.3 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析45-53
• 4.3.1 邊界條件確定45-48
• 4.3.2 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)結(jié)果分析48-53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 5 凸輪軸疲勞載荷譜建立及壽命預(yù)測(cè)55-73
• 5.1 疲勞分析方法選取55-56
• 5.2 材料疲勞特性確定56-61
• 5.2.1 S－N 曲線定義56-57
• 5.2.2 S－N 曲線獲取方法57-59
• 5.2.3 S－N 曲線建立及修正59-61
• 5.3 載荷譜編制61-66
• 5.3.1 載荷信號(hào)的獲取61-64
• 5.3.2 載荷信號(hào)的處理和分析64-65
• 5.3.3 載荷譜編制65-66
• 5.4 疲勞計(jì)算模型的建立66-68
• 5.5 疲勞分析相關(guān)設(shè)置68-71
• 5.5.1 多軸疲勞判定準(zhǔn)則選取68-69
• 5.5.2 平均應(yīng)力修正69-71
• 5.6 疲勞分析結(jié)果及處理71-72
• 5.7 本章小結(jié)72-73
• 6 總結(jié)與展望73-75
• 6.1 總結(jié)73-74
• 6.2 展望74-75
• 附表75-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果83-84
• 致謝84

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 徐宜;劉云鵬;卜樹峰;;基于雨流法的機(jī)械疲勞分析[J];車輛與動(dòng)力技術(shù);2008年03期

2 呂彩琴;蘇鐵熊;趙振峰;;柴油機(jī)活塞在復(fù)雜載荷條件下的強(qiáng)度研究[J];車輛與動(dòng)力技術(shù);2009年02期

3 覃文潔;賀建強(qiáng);李志輝;;基于多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的某V型發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)總成的動(dòng)態(tài)仿真研究[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2009年10期

4 林平;;發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型及計(jì)算分析[J];重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年08期

5 胡定云;陳澤忠;溫世杰;周海濤;;某柴油機(jī)氣缸蓋疲勞的可靠性預(yù)測(cè)[J];車用發(fā)動(dòng)機(jī);2008年S1期

6 呂彩琴;王良;蘇鐵熊;;發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋材料的疲勞性能研究[J];中北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年01期

7 周志革,黃文振,王德俊;多軸疲勞壽命預(yù)測(cè)模型的研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與研究;1999年03期

8 郝琪;蔡芳;;多軸疲勞壽命預(yù)測(cè)方法研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2010年12期

9 郝琪;王愉琴;;活塞銷疲勞壽命預(yù)測(cè)的研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2011年01期

10 郝晉峰;石全;史憲銘;黃軼州;;機(jī)械零件疲勞載荷譜的編制方法研究[J];機(jī)械與電子;2009年01期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 王弘;40Cr、50車軸鋼超高周疲勞性能研究及疲勞斷裂機(jī)理探討[D];西南交通大學(xué);2004年

2 陽光武;機(jī)車車輛零部件的疲勞壽命預(yù)測(cè)仿真[D];西南交通大學(xué);2005年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 郭一平;高強(qiáng)化柴油機(jī)活塞多軸機(jī)械疲勞壽命預(yù)測(cè)方法研究[D];中北大學(xué);2012年

2 申小艷;柴油機(jī)氣缸蓋高應(yīng)力梯度部位多軸應(yīng)力狀態(tài)分析研究[D];中北大學(xué);2012年

3 范平清;MB-1新型客車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架強(qiáng)度疲勞壽命分析[D];吉林大學(xué);2007年

4 施玉春;DA1發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)可靠性研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

5 黃書明;車載發(fā)動(dòng)機(jī)路譜載荷映射合成法的初步研究[D];浙江大學(xué);2007年

6 黃曉陽;基于ANSYS的平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)置懸掛吊車疲勞載荷譜的編制[D];太原理工大學(xué);2008年

7 沈康;某火炮搖架有限元?jiǎng)恿Ψ治雠c疲勞壽命預(yù)估[D];南京理工大學(xué);2008年

8 張暢;抓斗卸船機(jī)關(guān)鍵零部件載荷譜及壽命評(píng)估[D];上海交通大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：基于全工況載荷譜的凸輪軸疲勞壽命預(yù)測(cè)方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：411394