發(fā)布時間：2017-08-26 09:12

  本文關(guān)鍵詞：柴油機(jī)曲軸的疲勞分析與優(yōu)化設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 曲軸 應(yīng)力 模態(tài)分析 多體動力學(xué) 疲勞壽命 優(yōu)化

【摘要】：曲軸是柴油機(jī)主要的組成部件。活塞通過連桿將力作用在曲軸上,曲軸將其轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩并輸出,來驅(qū)動柴油機(jī)上其它附件工作,其性能的優(yōu)劣將直接影響發(fā)動機(jī)的工作壽命。曲軸在工作過程中的受力情況復(fù)雜,受到旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力、周期變化的氣體壓力和往復(fù)慣性力一起作用產(chǎn)生的彎曲扭轉(zhuǎn)載荷。所以,對曲軸進(jìn)行動態(tài)特性及強(qiáng)度分析和疲勞壽命計算具有重要的意義。本文以495柴油機(jī)曲軸為研究對象,通過結(jié)構(gòu)靜力分析和動態(tài)仿真,對曲軸進(jìn)行了疲勞分析和優(yōu)化設(shè)計。首先利用三維建模軟件UG建立了曲軸模型,并生成了ADAMS動力學(xué)仿真所需要的曲柄連桿機(jī)構(gòu)裝配模型。其次,利用Hypermesh對曲軸劃分網(wǎng)格,得到曲軸的有限元模型。將有限元模型導(dǎo)入ANSYS中進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析和模態(tài)分析,得到曲軸在最大載荷條件下的應(yīng)力值和位移值及曲軸的固有頻率,同時輸出ADAMS仿真所需要的曲軸柔性體文件。然后,利用動力學(xué)仿真軟件ADAMS對曲軸進(jìn)行剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)仿真,得到疲勞壽命分析需要的曲軸運(yùn)動載荷譜文件。最后,根據(jù)有限元靜力分析結(jié)果文件和載荷譜文件,設(shè)置材料參數(shù),利用n Code疲勞分析軟件創(chuàng)建曲軸疲勞分析模型,計算出曲軸的疲勞壽命及最容易發(fā)生疲勞破壞的區(qū)域。利用ANSYS對曲軸的相關(guān)尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,得出優(yōu)化方案,并對優(yōu)化后的曲軸進(jìn)行驗證。
【關(guān)鍵詞】：曲軸 應(yīng)力 模態(tài)分析 多體動力學(xué) 疲勞壽命 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK423
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 論文的研究目的和意義9
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀9-12
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容12-15
• 第2章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的受力分析與建模15-25
• 2.1 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的受力分析15-21
• 2.1.1 活塞受力分析16-17
• 2.1.2 連桿受力分析17-21
• 2.2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的建模21-23
• 2.2.1 曲軸建模思路21
• 2.2.2 曲軸三維模型建立21-22
• 2.2.3 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的裝配22-23
• 2.3 本章小結(jié)23-25
• 第3章 曲軸的結(jié)構(gòu)靜力分析和模態(tài)分析25-43
• 3.1 曲軸模型的網(wǎng)格劃分25-26
• 3.1.1 曲軸三維模型的導(dǎo)入25
• 3.1.2 單元類型的選擇25
• 3.1.3 曲軸的網(wǎng)格劃分和單元質(zhì)量檢驗25-26
• 3.2 曲軸的結(jié)構(gòu)靜力分析26-33
• 3.2.1 曲軸材料參數(shù)設(shè)定27
• 3.2.2 載荷狀況分析27
• 3.2.3 邊界條件的處理27-31
• 3.2.4 曲軸靜力分析結(jié)果31-33
• 3.3 曲軸的模態(tài)分析33-40
• 3.3.1 曲軸模態(tài)分析的意義33
• 3.3.2 模態(tài)分析理論33-34
• 3.3.3 曲軸模態(tài)計算與結(jié)果分析34-40
• 3.4 本章小結(jié)40-43
• 第4章 基于Adams的剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)仿真43-55
• 4.1 動力學(xué)分析理論43-48
• 4.1.1 多體系統(tǒng)建模理論43-44
• 4.1.2 多體系統(tǒng)動力學(xué)數(shù)值求解44-48
• 4.2 剛?cè)狁詈戏抡婺Ｐ偷慕?/span>48-51
• 4.2.1 生成曲軸柔性體48-49
• 4.2.2 建立剛?cè)狁詈戏抡婺Ｐ?/span>49-51
• 4.3 剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)仿真分析51-54
• 4.3.1 活塞運(yùn)動特性分析51-52
• 4.3.2 曲軸連桿軸頸受力分析52-53
• 4.3.3 柔性體曲軸應(yīng)力分析53-54
• 4.3.4 載荷譜的輸出54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第5章 曲軸的疲勞分析55-63
• 5.1 疲勞分析簡介55-56
• 5.1.1 疲勞的定義和分類55-56
• 5.1.2 疲勞的影響因素56
• 5.2 曲軸的疲勞分析56-61
• 5.2.1 曲軸疲勞分析的基本步驟56-58
• 5.2.2 創(chuàng)建分析環(huán)境58-60
• 5.2.3 疲勞結(jié)果分析60-61
• 5.3 本章小結(jié)61-63
• 第6章 柴油機(jī)曲軸的優(yōu)化設(shè)計63-71
• 6.1 ANSYS優(yōu)化設(shè)計介紹63-64
• 6.1.1 優(yōu)化設(shè)計基本概念63-64
• 6.1.2 優(yōu)化設(shè)計步驟64
• 6.2 曲軸的優(yōu)化64-69
• 6.2.1 曲軸參數(shù)化模型的建立64-65
• 6.2.2 定義優(yōu)化變量65-66
• 6.2.3 曲軸的優(yōu)化計算及驗證66-69
• 6.3 本章小結(jié)69-71
• 第7章 總結(jié)與展望71-73
• 7.1 全文總結(jié)71-72
• 7.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 作者簡介77-79
• 致謝79

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