本文關(guān)鍵詞：發(fā)動機曲軸扭轉(zhuǎn)振動及其疲勞分析

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【摘要】：曲軸作為發(fā)動機的重要部件之一,其振動問題一直以來是人們研究的熱點與難點,曲軸系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動更是作為機械振動學(xué)科的一個分支,是內(nèi)燃機動力學(xué)的重要研究內(nèi)容。隨著發(fā)動機技術(shù)的發(fā)展以及越來越高的綜合性能要求,對發(fā)動機NVH性能的改善變得尤為突出,本課題正是基于這樣的研究背景,對曲軸扭轉(zhuǎn)振動及其疲勞壽命進(jìn)行了深入的研究,具體內(nèi)容體現(xiàn)如下:(1)利用UG軟件建立12v150曲軸的三維實體模型,利用軟件的模型分析功能確定了所建立的實體模型的材料特征參數(shù)和質(zhì)量特征參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合曲軸扭轉(zhuǎn)振動的模型簡化原則和方法,建立了曲軸扭轉(zhuǎn)振動多自由度集中參數(shù)模型。(2)曲軸扭轉(zhuǎn)振動自由振動的分析與研究,根據(jù)達(dá)朗貝爾原理建立曲軸自由振動的微分方程,利用傳遞矩陣數(shù)值計算方法對微分方程組進(jìn)行自由振動分析,獲得各階的固有頻率和各質(zhì)量的相對振幅及其主振型圖,為后面的曲軸強迫振動研究分析奠定基礎(chǔ)。(3)激振源的簡諧分析,利用傅里葉變換法對主要引起曲軸扭振的氣體爆發(fā)壓力和往復(fù)慣性力進(jìn)行簡諧分析,得到引起扭振的各諧次的干擾力矩,以及臨界轉(zhuǎn)速和及應(yīng)考慮的簡諧次數(shù)的范圍分析。(4)曲軸扭轉(zhuǎn)振動強迫振動響應(yīng)分析,根據(jù)達(dá)朗貝爾原理建立曲軸強迫振動的微分方程,利用MATLAB軟件實現(xiàn)矩陣變換數(shù)值分析法對曲軸扭轉(zhuǎn)振動強迫振動的響應(yīng)分析,獲得各質(zhì)量的相對振幅及其主振型圖,分析曲軸在干擾力矩下的強迫振動響應(yīng)情況。(5)曲軸系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動控制,設(shè)計曲軸系統(tǒng)的硅油扭轉(zhuǎn)減振器,通過對減振器性能的仿真分析,得到曲軸振動響應(yīng)結(jié)果。通過與無減振器曲軸扭轉(zhuǎn)振動強迫振動響應(yīng)對比分析,評價所設(shè)計的曲軸扭轉(zhuǎn)減振器的減振效果。(6)曲軸的疲勞強度研究分析,利用ANSYS軟件對曲軸進(jìn)行瞬態(tài)應(yīng)力分析,在仿真出激振載荷作用下曲軸應(yīng)力與應(yīng)變結(jié)果的基礎(chǔ)上,利用Fe-safe軟件對曲軸的扭轉(zhuǎn)疲勞進(jìn)行仿真分析,得到在標(biāo)況下曲軸的疲勞情況,為曲軸扭振疲勞分析提供了一種仿真研究的方法。
【關(guān)鍵詞】：發(fā)動機曲軸 集中參數(shù)模型 扭轉(zhuǎn)振動 疲勞
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK403
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-20
• 1.2.1 曲軸扭轉(zhuǎn)振動研究11-13
• 1.2.2 扭振分析計算模型及數(shù)值計算方法研究13-18
• 1.2.3 曲軸扭轉(zhuǎn)疲勞研究方法及現(xiàn)狀18-20
• 1.3 研究的主要內(nèi)容20-22
• 第二章 曲軸扭振模型的建立及其參數(shù)的確定22-29
• 2.1 曲軸實體模型的建立22-24
• 2.2 模型參數(shù)的確定24-27
• 2.3 集中參數(shù)模型建立27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 曲軸扭轉(zhuǎn)振動分析29-57
• 3.1 自由振動分析29-36
• 3.1.1 自由振動數(shù)學(xué)模型的建立29-31
• 3.1.2 固有頻率及振型圖計算31-36
• 3.2 激振源的簡諧分析36-48
• 3.2.1 氣體的爆發(fā)壓力引起的激振力矩及其簡諧分析36-43
• 3.2.2 往復(fù)慣性力所引起的激振力矩分析43-46
• 3.2.3 旋轉(zhuǎn)慣性力分析46
• 3.2.4 臨界轉(zhuǎn)速和及應(yīng)考慮的簡諧次數(shù)的范圍分析46-48
• 3.3 曲軸強迫振動響應(yīng)分析48-56
• 3.3.1 強迫振動數(shù)學(xué)模型的建立48-51
• 3.3.2 強迫振動響應(yīng)分析51-56
• 3.4 本章小結(jié)56-57
• 第四章 曲軸系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動控制57-71
• 4.1 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計理論57-60
• 4.2 硅油減振器的設(shè)計60-63
• 4.2.1 減振器慣性環(huán)轉(zhuǎn)動慣量的確定61
• 4.2.2 最佳阻尼系數(shù)的確定61
• 4.2.3 硅油黏性系數(shù)的確定61-62
• 4.2.4 減振器散熱面積的確定62-63
• 4.3 扭轉(zhuǎn)振動響應(yīng)對比分析及減振效果評價63-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 第五章 曲軸扭轉(zhuǎn)疲勞強度分析71-82
• 5.1 曲軸的扭轉(zhuǎn)疲勞壽命分析71-79
• 5.1.1 曲軸疲勞壽命預(yù)測理論71-72
• 5.1.2 曲軸疲勞分析模型的確定72-73
• 5.1.3 瞬態(tài)應(yīng)力分析73-79
• 5.2 曲軸疲勞壽命仿真分析79-82
• 5.3 本章小結(jié)82
• 第六章 總結(jié)與展望82-84
• 6.1 總結(jié)82-83
• 6.2 展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文88-89
• 致謝89-90

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：604272