本文關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪齒圈總成失效研究

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【摘要】：飛輪總成是一種具有較大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的特殊圓盤(pán),儲(chǔ)備較高能量用于調(diào)節(jié)汽車速度波動(dòng),是發(fā)動(dòng)機(jī)重要的外圍構(gòu)件之一。隨著家用小汽車的普及,發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪的使用量急劇增加。因?yàn)轱w輪總成的功能是發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的必要條件,所以飛輪的安全性得到各界高度關(guān)注。針對(duì)飛輪總成的失效現(xiàn)象,本文按照失效分析流程系統(tǒng)地進(jìn)行飛輪總成失效理論分析,得到了失效研究的兩大主要方向:飛輪齒圈過(guò)盈配合失效和飛輪總成爆裂失效。利用彈性力學(xué)相關(guān)理論對(duì)飛輪齒圈應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算,對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析。利用ansys workbench對(duì)飛輪總成和飛輪齒圈過(guò)盈配合進(jìn)行有限元模擬分析,最后通過(guò)爆裂試驗(yàn)證明理論推導(dǎo)轉(zhuǎn)速是飛輪總成的極限轉(zhuǎn)速。本文主要研究工作分為如下幾個(gè)部分:1根據(jù)彈性力極坐標(biāo)平面問(wèn)題建立平面基本方程,基于厚壁圓筒模型建立飛輪齒圈過(guò)盈配合力學(xué)分析模型,得到飛輪齒圈應(yīng)力計(jì)算方法,推導(dǎo)飛輪齒圈在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)下徑向位移計(jì)算公式,根據(jù)變形關(guān)系得到兩種狀態(tài)下實(shí)際接觸壓強(qiáng)計(jì)算方法。根據(jù)飛輪齒圈理論推導(dǎo)公式得到理論解,采用有限元分析得到過(guò)盈配合模型的有限元解,通過(guò)對(duì)比分析兩種結(jié)果,驗(yàn)證了過(guò)盈配合有限元分析方法是合理的,保證了后續(xù)分析的可行性。2飛輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜,建立合適的分析模型,利用有限元分析計(jì)算得到各組件的應(yīng)力分布,根據(jù)分組分析結(jié)果得到了了過(guò)盈量、接觸面半徑、材料參數(shù)、飛輪本體空心度、輪緣厚度以及轉(zhuǎn)速等參數(shù)對(duì)飛輪總成的影響規(guī)律,提出了針對(duì)過(guò)盈配合失效和總成爆裂失效的應(yīng)對(duì)預(yù)防措施。選取三種產(chǎn)品進(jìn)行動(dòng)態(tài)有限元分析得到了總成的極限轉(zhuǎn)速,樣件根據(jù)不同過(guò)盈量分組,在不同轉(zhuǎn)速下進(jìn)行爆裂試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果符合有限元分析規(guī)律,驗(yàn)證了理論研究的正確性。飛輪齒圈總成有很多種失效形式,本文主要研究齒圈斷裂脫落和飛輪整體破裂兩種失效分析方法,從過(guò)盈配合失效和整體應(yīng)力失效兩個(gè)方面入手,得到了飛輪總成減小失效的措施。因此,本文的研究結(jié)果對(duì)工程設(shè)計(jì)有一定的指導(dǎo)意義,對(duì)工程的前期產(chǎn)品開(kāi)發(fā)具有幫助,減少不必要的方案設(shè)計(jì),節(jié)約開(kāi)發(fā)成本,有利于企業(yè)發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】：飛輪總成 失效分析 過(guò)盈配合 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U464.13
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 選題背景9-10
• 1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 失效分析12-16
• 1.3.1 失效形式12-14
• 1.3.2 失效分析流程14-16
• 1.4 研究?jī)?nèi)容和意義16-19
• 1.4.1 研究的內(nèi)容16-17
• 1.4.2 研究的創(chuàng)新點(diǎn)17
• 1.4.3 研究的意義17-19
• 2 飛輪齒圈過(guò)盈配合理論計(jì)算19-35
• 2.1 理論過(guò)盈量設(shè)計(jì)范圍19-20
• 2.2 彈性力學(xué)方程的建立20-24
• 2.2.1 極坐標(biāo)平面問(wèn)題21
• 2.2.2 基本方程的建立21-24
• 2.3 基于彈性力學(xué)的飛輪齒圈過(guò)盈配合模型的建立24-28
• 2.3.1 飛輪齒圈總成模型建立24-25
• 2.3.2 齒圈過(guò)盈配合受力模型25-27
• 2.3.3 飛輪過(guò)盈配合受力模型27-28
• 2.4 飛輪齒圈過(guò)盈配合靜態(tài)應(yīng)力計(jì)算28-31
• 2.4.1 齒圈靜態(tài)應(yīng)力計(jì)算28-29
• 2.4.2 飛輪靜態(tài)應(yīng)力計(jì)算29
• 2.4.3 計(jì)算飛輪齒圈靜態(tài)過(guò)盈量和接觸壓強(qiáng)29-31
• 2.5 飛輪齒圈過(guò)盈配合高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的應(yīng)力計(jì)算31-34
• 2.5.1 過(guò)盈配合高速旋轉(zhuǎn)應(yīng)力計(jì)算31-32
• 2.5.2 飛輪齒圈總成高速旋轉(zhuǎn)過(guò)盈量和接觸壓強(qiáng)計(jì)算32-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 3 過(guò)盈配合有限元分析方法驗(yàn)證35-45
• 3.1 有限元強(qiáng)度理論35
• 3.2 圓筒過(guò)盈配合理論計(jì)算結(jié)果35-39
• 3.2.1 靜態(tài)應(yīng)力計(jì)算36-37
• 3.2.2 動(dòng)態(tài)應(yīng)力計(jì)算37-39
• 3.3 圓筒過(guò)盈配合有限元分析結(jié)果39-41
• 3.3.1 靜態(tài)有限元分析結(jié)果39-40
• 3.3.2 動(dòng)態(tài)有限元分析結(jié)果40-41
• 3.4 理論計(jì)算和有限元計(jì)算差異性分析41-44
• 3.4.1 過(guò)盈配合靜態(tài)差異41-42
• 3.4.2 過(guò)盈配合動(dòng)態(tài)差異42-43
• 3.4.3 過(guò)盈配合有限元分析差異性分析43-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 4 飛輪齒圈過(guò)盈配合失效有限元分析45-65
• 4.1 飛輪齒圈過(guò)盈配合有限元簡(jiǎn)化模型建立45-46
• 4.2 飛輪齒圈過(guò)盈配合有限元分析46-49
• 4.2.1 模型的前處理46-47
• 4.2.2 飛輪齒圈過(guò)盈配合接觸處理47-48
• 4.2.3 網(wǎng)格劃分與邊界條件48-49
• 4.2.4 求解及后處理49
• 4.3 過(guò)盈量δ對(duì)飛輪齒圈過(guò)盈配合的影響分析49-52
• 4.3.1 過(guò)盈量δ理論影響規(guī)律50
• 4.3.2 有限元分析過(guò)盈量δ影響規(guī)律50-52
• 4.4 接觸面半徑b對(duì)飛輪齒圈總成的影響分析52-54
• 4.4.1 接觸面半徑理論影響規(guī)律52-53
• 4.4.2 有限元分析接觸面直徑影響規(guī)律53-54
• 4.5 過(guò)盈配合接觸寬度B對(duì)飛輪齒圈總成的影響分析54-56
• 4.6 厚度系數(shù)m_1和m_2對(duì)飛輪齒圈總成的影響分析56-60
• 4.6.1 厚度系數(shù)理論影響規(guī)律56-58
• 4.6.2 有限元分析厚度系數(shù)影響規(guī)律58-60
• 4.7 摩擦系數(shù)f_s對(duì)飛輪齒圈總成的影響分析60-61
• 4.8 轉(zhuǎn)速ω對(duì)飛輪齒圈過(guò)盈配合的影響分析61-63
• 4.9 有限元分析減小飛輪齒圈過(guò)盈配合失效措施63
• 4.10 本章小結(jié)63-65
• 5 飛輪總成爆裂失效有限元分析65-77
• 5.1 飛輪總成有限元模型建立66-67
• 5.2 飛輪總成靜強(qiáng)度有限元分析67-69
• 5.2.1 飛輪總成有限元分析前處理68
• 5.2.2 邊界條件及網(wǎng)格劃分68-69
• 5.2.3 求解及后處理69
• 5.3 關(guān)鍵參數(shù)對(duì)飛輪總成應(yīng)力分布的影響69-75
• 5.3.1 飛輪輪緣寬度對(duì)飛輪齒圈總成應(yīng)力分布的影響分析69-71
• 5.3.2 飛輪本體空心度對(duì)飛輪齒圈總成應(yīng)力分布的影響分析71-72
• 5.3.3 材料對(duì)飛輪齒圈總成應(yīng)力分布的影響分析72-73
• 5.3.4 轉(zhuǎn)速對(duì)飛輪齒圈總成應(yīng)力分布的影響分析73-75
• 5.4 有限元分析減小爆裂失效措施75
• 5.5 本章小結(jié)75-77
• 6 實(shí)例分析與爆裂試驗(yàn)驗(yàn)證77-87
• 6.1 實(shí)例分析77-80
• 6.1.1 有限元模型78
• 6.1.2 有限元分析結(jié)果78-80
• 6.2 試驗(yàn)試驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果分析80-85
• 6.2.1 試驗(yàn)原理80-81
• 6.2.2 試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果81-84
• 6.2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析84-85
• 6.3 本章小結(jié)85-87
• 7 總結(jié)與展望87-89
• 7.1 全文總結(jié)87-88
• 7.2 展望88-89
• 致謝89-91
• 參考文獻(xiàn)91-95
• 附錄A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參加的企業(yè)項(xiàng)目95

【參考文獻(xiàn)】

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