本文關(guān)鍵詞：曲軸—滾動軸承系統(tǒng)動力學(xué)分析與曲軸疲勞強(qiáng)度研究

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【摘要】：曲軸系統(tǒng)是許多機(jī)器的核心部件,用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和往復(fù)運(yùn)動的轉(zhuǎn)換,應(yīng)用十分普遍。曲軸工作環(huán)境惡劣,經(jīng)常受到包含突變載荷的周期性載荷作用最終導(dǎo)致疲勞破壞,在某些極端的情況下甚至可能造成相當(dāng)嚴(yán)重的后果。然而絕大多數(shù)曲軸封閉在機(jī)器內(nèi)部,失效具有潛伏性、突發(fā)性。如何保證曲軸系統(tǒng)可靠運(yùn)行,成為在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中急需解決的問題,為此要深入研究曲軸系統(tǒng)動力學(xué)行為以及系統(tǒng)中的曲軸疲勞強(qiáng)度。鑒于目前內(nèi)燃機(jī)曲軸-滑動軸承系統(tǒng)的研究工作已相當(dāng)成熟,壓縮機(jī)曲軸-滾動軸承系統(tǒng)的研究工作相對薄弱。本課題對壓縮機(jī)曲軸-滾動軸承系統(tǒng)展開研究。 課題源自安徽省高等學(xué)校自然科學(xué)基金項(xiàng)目“活塞式壓縮機(jī)主傳動系統(tǒng)多學(xué)科耦合分析與綜合優(yōu)化(1208085ME77)"以及“內(nèi)燃機(jī)曲軸-軸承系統(tǒng)多學(xué)科行為耦合分析和應(yīng)用研究(KJ2010A042)"。研究的是這兩個課題的子課題,主要任務(wù)是借鑒導(dǎo)師何芝仙教授完成的“內(nèi)燃機(jī)曲軸-滑動軸承系統(tǒng)動力學(xué)摩擦學(xué)剛度和強(qiáng)度耦合研究”的現(xiàn)有成果,研究曲軸-滾動軸承系統(tǒng)動力學(xué)行為以及系統(tǒng)中曲軸的疲勞強(qiáng)度,引入彈性力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)相關(guān)知識,提出曲軸-滾動軸承系統(tǒng)動力學(xué)模型中新的滾動軸承處理方式,并引入潤滑分析將動力學(xué)仿真結(jié)果轉(zhuǎn)化成節(jié)點(diǎn)力施加到有限元模型上求解曲軸周期性應(yīng)力變化,再借助損傷積累理論,自動預(yù)測曲軸的疲勞強(qiáng)度。 首先,筆者對國內(nèi)外曲軸-滾動軸承系統(tǒng)動力學(xué)以及曲軸疲勞強(qiáng)度相關(guān)領(lǐng)域的研究工作進(jìn)行了評述,指出目前曲軸-滾動軸承系統(tǒng)動力學(xué)行為分析以及曲軸疲勞強(qiáng)度研究中存在的不足及需要努力的方向,列出了本文的主要創(chuàng)新點(diǎn)。 其次,以4L-20/8型活塞式壓縮機(jī)曲軸-滾動軸承系統(tǒng)為研究對象,借助UG、Matlab、ANSYS、ADAMS軟件,建立精度很高的剛?cè)峄旌夏Ｐ?不忽略帶傳動壓軸力),為進(jìn)行曲軸—滾動軸承系統(tǒng)動力學(xué)仿真做準(zhǔn)備工作。 第三,引入彈性力學(xué),結(jié)構(gòu)力學(xué)相關(guān)知識,由滾動軸承材料、接觸對形式、滾子形狀、軸承內(nèi)載荷分布確定滾動軸承受力與變形關(guān)系,分析4L-20/8型壓縮機(jī)曲軸-滾動軸承系統(tǒng)在標(biāo)準(zhǔn)工況400r/min額定轉(zhuǎn)速下的多體動力學(xué)行為。觀察這種滾動軸承處理方式對仿真結(jié)果的影響,并將其求解結(jié)果作為曲軸應(yīng)力計(jì)算的依據(jù)。 第四,引入潤滑分析將動力學(xué)仿真結(jié)果連桿軸承傳遞載荷轉(zhuǎn)化為節(jié)點(diǎn)力,作為曲軸應(yīng)力計(jì)算有限元模型的載荷邊界條件,求解有限元模型上危險節(jié)點(diǎn)的周期性應(yīng)力變化(應(yīng)力時間歷程),觀察引入潤滑分析對曲軸危險節(jié)點(diǎn)應(yīng)力計(jì)算的影響。 第五,依據(jù)危險節(jié)點(diǎn)周期性應(yīng)力變化(應(yīng)力時間歷程)數(shù)據(jù),借助損傷積累理論自動預(yù)測曲軸疲勞強(qiáng)度。指出引入潤滑分析,對曲軸疲勞強(qiáng)度預(yù)測的影響。 最后,總結(jié)本文的主要工作,對今后進(jìn)一步展開研究工作提出作者的一點(diǎn)建議。
【學(xué)位授予單位】：安徽工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH133

【參考文獻(xiàn)】

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