發(fā)布時間：2017-06-15 18:02

  本文關(guān)鍵詞：柴油機(jī)曲軸軸系強(qiáng)度和主軸承潤滑仿真研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 內(nèi)燃機(jī)曲軸一軸承系統(tǒng)是內(nèi)燃機(jī)的關(guān)鍵部件,其摩擦學(xué)、動力學(xué)性能分析和強(qiáng)度剛度計算是內(nèi)燃機(jī)設(shè)計必須面臨的問題,直接影響到內(nèi)燃機(jī)工作的可靠性和耐久性。然而,長期以來,由于曲軸一軸承系統(tǒng)特殊的結(jié)構(gòu)形式和復(fù)雜的受力狀況,理論研究難度較大,其摩擦學(xué)性能、動力學(xué)行為的分析和強(qiáng)度剛度計算是在各自獨立的領(lǐng)域里分別進(jìn)行的。實際上,內(nèi)燃機(jī)在運轉(zhuǎn)時,各種機(jī)械行為是同時發(fā)生互相影響的。因此,進(jìn)行曲軸一軸承系統(tǒng)摩擦學(xué)、動力學(xué)、剛度和強(qiáng)度耦合研究、提高曲軸一軸承系統(tǒng)理論分析的準(zhǔn)確性,具有重要的理論意義和現(xiàn)實的應(yīng)用價值。多體動力學(xué)和有限元法的發(fā)展使得較精確地分析曲軸動力學(xué)響應(yīng)問題成為可能。 本文運用有限元法和多體動力學(xué)仿真相結(jié)合的方法,對CA4D32柴油機(jī)曲軸軸系進(jìn)行動力學(xué)分析仿真,其主要研究內(nèi)容為:通過建立合理的柴油機(jī)曲軸軸系多體動力學(xué)模型,完成一個工作周期內(nèi)的仿真,得到曲軸在實際工作周期內(nèi)所表現(xiàn)出的動力響應(yīng)特性,然后運用有限元分析軟件對曲軸進(jìn)行瞬態(tài)動力學(xué)分析。 首先針對具體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點以及后續(xù)的功能分析特點來決定曲軸軸系模型的簡化程度,建立了CA4D32柴油機(jī)軸系倆種有限元模型,根據(jù)下文多體動力學(xué)模型的需要建立了軸系縮減有限元模型,在此基礎(chǔ)上建立了軸系多體動力學(xué)分析模型。然后通過軸系的有限元模態(tài)分析與廠方實驗數(shù)據(jù)結(jié)果的對比,論證了軸系有限元模型的合理性。接著通過EXCITE多體動力學(xué)仿真,進(jìn)行了柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速下的正常工況下包括曲柄銷受力、軸系自由端扭轉(zhuǎn)位移、曲軸位移量、轉(zhuǎn)速波動等參數(shù)的多體動力學(xué)分析,得到曲軸在實際工作周期內(nèi)所表現(xiàn)出的動力響應(yīng)特性,進(jìn)一步驗證多體動力學(xué)模型的正確性。同時進(jìn)行軸承載荷分析,得到最小油膜厚度、最大油膜壓力、主軸承軸心軌跡等,對主軸承的潤滑狀況進(jìn)行分析,得到3#主軸承的潤滑狀況最為惡劣,需要優(yōu)化處理。最后對曲軸進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析,并與傳統(tǒng)有限元法比較。計算表明,曲軸的最大應(yīng)力在其許用應(yīng)力范圍內(nèi),且變形小,曲軸的剛度足夠。不同時段最大應(yīng)力均發(fā)生在主軸頸和曲柄臂連接處,因此主軸頸和曲柄臂連接處是結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化的重點。多體動力學(xué)結(jié)合有限元法的使用為曲軸的精確仿真,創(chuàng)新設(shè)計,改型設(shè)計及優(yōu)化設(shè)計提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保證。
【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī)軸系 有限元法 多體動力學(xué) 強(qiáng)度 軸心軌跡
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TK423
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題背景10-11
• 1.2 內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r11-14
• 1.2.1 曲軸強(qiáng)度11-13
• 1.2.2 主軸承潤滑13-14
• 1.3 內(nèi)容、方法及意義14-16
• 第2章 理論基礎(chǔ)及軟件介紹16-22
• 2.1 有限元法及ANSYS簡介16-17
• 2.2 多體系統(tǒng)動力學(xué)基本原理17-19
• 2.3 AVL-EXCITE軸系多體系統(tǒng)動力學(xué)19-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第3章 曲軸軸系仿真模型的建立22-44
• 3.1 ANSYS中模型建立22-27
• 3.1.1 單元類型選擇23
• 3.1.2 有限元網(wǎng)格劃分23-24
• 3.1.3 有限元模型建立24-27
• 3.2 縮減有限元模型27-31
• 3.2.1 元子結(jié)構(gòu)法概述28
• 3.2.2 主自由度和主自由度節(jié)點28-29
• 3.2.3 模型和網(wǎng)格控制29-31
• 3.3 多體系統(tǒng)動力學(xué)模型31-41
• 3.3.1 軸系全局參數(shù)、載荷31-33
• 3.3.2 ANSYS與AVL-EXCITE間數(shù)據(jù)傳遞33-34
• 3.3.3 彈性體單元34-35
• 3.3.4 非線性連接單元35-39
• 3.3.5 線性阻尼/彈簧的分布39
• 3.3.6 多體動力學(xué)模型39-41
• 3.4 恢復(fù)有限元模型41-42
• 3.4.1 Pro/E到ANSYS的數(shù)據(jù)傳遞41-42
• 3.4.2 模型單元及網(wǎng)格控制42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 第4章 軸系有限元模態(tài)分析44-51
• 4.1 模態(tài)分析原理介紹44-48
• 4.1.1 運動微分方程45
• 4.1.2 結(jié)構(gòu)模態(tài)分析理論45-47
• 4.1.3 求解結(jié)構(gòu)模態(tài)分析的數(shù)值方法47-48
• 4.2 曲軸自由模態(tài)分析48-49
• 4.3 實驗數(shù)據(jù)與理論值的比較49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第5章 曲軸軸系多體動力學(xué)分析51-72
• 5.1 多體動力學(xué)結(jié)果校驗51-57
• 5.1.1 連桿大端軸承受力分析51-55
• 5.1.2 曲軸節(jié)點的運動學(xué)分析55-57
• 5.1.3 軸系扭振分析57
• 5.2 主軸承潤滑分析57-65
• 5.2.1 主軸承受力分析58-60
• 5.2.2 最小油膜厚度分析60-61
• 5.2.3 主軸承最大油膜壓力61-63
• 5.3.4 軸心軌跡分析63-65
• 5.3 曲軸瞬態(tài)動應(yīng)力分析65-69
• 5.3.1 曲軸動應(yīng)力恢復(fù)結(jié)果分析66-67
• 5.3.2 傳統(tǒng)基于有限元法的曲軸強(qiáng)度分析67-69
• 5.4 曲軸強(qiáng)度校核69-71
• 5.4.1 靜強(qiáng)度安全系數(shù)校核70
• 5.4.2 疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核70-71
• 5.5 本章小結(jié)71-72
• 第6章 結(jié)論72-75
• 6.1 總結(jié)72-73
• 6.2 展望73-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 致謝79-80
• 研究生履歷80

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 段曉霞;蘇鐵熊;;基于AVL Excite Designer的WD615柴油機(jī)曲軸軸承潤滑性能研究[J];內(nèi)燃機(jī);2010年05期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王慶來;柴油機(jī)曲軸軸承潤滑狀態(tài)及動態(tài)強(qiáng)度計算研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

2 劉興龍;內(nèi)燃機(jī)主軸承耦合動力學(xué)的潤滑分析[D];山東大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：柴油機(jī)曲軸軸系強(qiáng)度和主軸承潤滑仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：453066