本文關(guān)鍵詞：基于有限元與多體動(dòng)力學(xué)的曲軸系分析

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【摘要】：曲軸內(nèi)燃機(jī)中最重要的部件之一,在內(nèi)燃機(jī)的工作中起著無(wú)可替代的作用。同時(shí)曲軸具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、受力較大且為交變力、容易產(chǎn)生應(yīng)力集中等特點(diǎn),導(dǎo)致了曲軸在工作時(shí)發(fā)生復(fù)雜的變形,產(chǎn)生嚴(yán)重的振動(dòng)。所以曲軸的強(qiáng)度與振動(dòng)分析也成為了內(nèi)燃機(jī)研發(fā)中的一項(xiàng)重點(diǎn)課題。本文主要運(yùn)用有限元與多體動(dòng)力學(xué)相結(jié)合的方法對(duì)某12缸V型中速柴油機(jī)進(jìn)行曲軸系分析。首先根據(jù)需要建立了相關(guān)的計(jì)算模型。運(yùn)用Hypermesh軟件進(jìn)行六面體網(wǎng)格的劃分,并對(duì)曲柄銷、主軸頸與曲柄臂的過(guò)渡圓角處進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)分。根據(jù)該機(jī)型的工作原理以及各零件之間的連接關(guān)系,在AVL EXCITE中建立軸系的多體動(dòng)力學(xué)模型。然后對(duì)該曲軸系進(jìn)行了多體動(dòng)力學(xué)分析。通過(guò)主軸頸受力分析,得到了各主軸頸的受力情況。通過(guò)各主軸頸的軸心軌跡分析,得到了軸心偏移較大值以及對(duì)應(yīng)的圓周角坐標(biāo)。對(duì)該轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速波動(dòng)進(jìn)行計(jì)算,得到不均勻度δ=0.0024,滿足設(shè)計(jì)要求。接著對(duì)該曲軸系進(jìn)行了扭振計(jì)算與分析。采用編寫(xiě)的MATLAB程序計(jì)算得到自由振動(dòng)的自振頻率與振型。利用多體動(dòng)力學(xué)模型對(duì)該軸系進(jìn)行強(qiáng)制扭轉(zhuǎn)振動(dòng)分析,得到該曲軸自由端在額定工況以及其它中間工況的扭轉(zhuǎn)角位移與各諧次扭轉(zhuǎn)角振幅。通過(guò)觀察對(duì)比得知額定工況下的主諧次1諧次的扭轉(zhuǎn)角振幅最大,單階峰-峰值為0.244°CA,可知該曲軸軸系扭振情況滿足工程要求。最后進(jìn)行曲軸的疲勞強(qiáng)度計(jì)算與優(yōu)化。通過(guò)應(yīng)力恢復(fù)找出該曲軸最大應(yīng)力點(diǎn)位于第六連桿軸頸與最末端曲柄臂的過(guò)渡圓角處。應(yīng)用曲軸疲勞強(qiáng)度校核公式對(duì)該點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)度校核,得到綜合安全系數(shù)為1.64。根據(jù)該機(jī)型結(jié)構(gòu)提出了將止推軸承位置由原來(lái)的第六主軸頸處改為末端第七主軸頸處的優(yōu)化方案,再次查找應(yīng)力最大點(diǎn)并對(duì)其進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核,得到該點(diǎn)的綜合安全系數(shù)為1.84,相比原來(lái)應(yīng)力最大點(diǎn)的安全系數(shù)提高了9.5%。
【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī) 曲軸 多體動(dòng)力學(xué) 扭振 疲勞強(qiáng)度
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK403
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 疲勞強(qiáng)度研究10-12
• 1.2.2 曲軸扭振研究12-14
• 1.3 本文的主要工作14-16
• 2 理論基礎(chǔ)與相關(guān)軟件簡(jiǎn)介16-24
• 2.1 有限元理論及相關(guān)軟件16-18
• 2.1.1 有限元計(jì)算方法的基礎(chǔ)理論16
• 2.1.2 子結(jié)構(gòu)法簡(jiǎn)介16-17
• 2.1.3 Hypermesh軟件簡(jiǎn)介17
• 2.1.4 MSC.Patran&Nastran簡(jiǎn)介17-18
• 2.2 多體動(dòng)力學(xué)理論及相關(guān)軟件18-20
• 2.2.1 多體動(dòng)力學(xué)計(jì)算的理論基礎(chǔ)18-19
• 2.2.2 AVL EXCIT軟件簡(jiǎn)介19-20
• 2.3 疲勞強(qiáng)度相關(guān)理論20-22
• 2.4 扭轉(zhuǎn)共振理論22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 3 模型的建立24-36
• 3.1 有限元模型24-29
• 3.1.1 曲軸有限元模型24-28
• 3.1.2 主軸承壁、電機(jī)轉(zhuǎn)子有限元模型28-29
• 3.2 AVL EXCITE模型29-35
• 3.2.1 全局參數(shù)的設(shè)置30-31
• 3.2.2 體單元31-32
• 3.2.3 連接單元32-35
• 3.3 本章小結(jié)35-36
• 4 多體動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果及分析36-44
• 4.1 主軸頸受力分析36-38
• 4.2 軸心軌跡分析38-42
• 4.3 轉(zhuǎn)速波動(dòng)分析42-43
• 4.4 本章小結(jié)43-44
• 5 曲軸扭振分析44-55
• 5.1 軸系集中質(zhì)量模型44-45
• 5.2 霍爾茲表格法計(jì)算軸系自由扭轉(zhuǎn)振動(dòng)45-49
• 5.2.1 霍爾茲表格法原理介紹45-46
• 5.2.2 霍爾茲表格法編程計(jì)算46-49
• 5.3 基于多體動(dòng)力學(xué)的自由端強(qiáng)制扭振分析49-54
• 5.4 本章小結(jié)54-55
• 6 曲軸疲勞強(qiáng)度分析與優(yōu)化55-66
• 6.1 疲勞強(qiáng)度校核55-62
• 6.1.1 應(yīng)力恢復(fù)55-60
• 6.1.2 危險(xiǎn)點(diǎn)疲勞強(qiáng)度計(jì)算60-62
• 6.2 曲軸疲勞強(qiáng)度優(yōu)化62-65
• 6.2.1 改變止推軸承位置62-64
• 6.2.2 其他優(yōu)化方法64-65
• 6.3 本章小結(jié)65-66
• 7 總結(jié)與展望66-68
• 7.1 結(jié)論66-67
• 7.2 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 附錄A 自由扭轉(zhuǎn)振動(dòng)MATLAB程序71-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況73-74
• 致謝74-75

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 肖森;于學(xué)兵;陳小雷;;8L265柴油機(jī)曲軸的疲勞分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J];農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程;2015年08期

2 郭宜斌;李玩幽;蔡鵬飛;盧熙群;呂秉琳;;提高軸系扭振信號(hào)時(shí)頻轉(zhuǎn)換精度的方法[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2014年09期

3 周國(guó)強(qiáng);甘少煒;雷偉;蔡忠華;;應(yīng)變測(cè)量在軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)測(cè)試中的應(yīng)用[J];船海工程;2014年02期

4 張春海;宋秋艷;;基于小波變換的扭振測(cè)量方法[J];電力勘測(cè)設(shè)計(jì);2012年04期

5 上官文斌;陳超;段小成;諶寶軍;;發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)建模與實(shí)測(cè)分析[J];振動(dòng).測(cè)試與診斷;2012年04期

6 陳亮;宋希庚;明章杰;唐斌;薛冬新;;基于有限元和多體動(dòng)力學(xué)的柴油機(jī)曲軸動(dòng)態(tài)強(qiáng)度與沖擊響應(yīng)分析[J];振動(dòng)與沖擊;2008年11期

7 馮兵兵;錢(qián)作勤;林文武;;基于ADAMS的柴油機(jī)曲軸仿真分析[J];船海工程;2008年05期

8 于正林;曹國(guó)華;姜濤;;采用激振法的曲軸疲勞試驗(yàn)[J];中國(guó)機(jī)械工程;2008年05期

9 張磊;周舟;;基于多體動(dòng)力學(xué)和有限元方法的曲軸強(qiáng)度分析[J];計(jì)算機(jī)輔助工程;2006年S1期

10 唐琦,孫立星,陶俊衛(wèi),孫濟(jì)良,翟偉,汪鳴松;自適應(yīng)共振式曲軸彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)的研制[J];汽車技術(shù);2004年10期

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本文編號(hào)：572162