本文關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動機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)動慣量的特殊圓盤,儲備較高能量用于調(diào)節(jié)汽車速度波動,是發(fā)動機重要的外圍構(gòu)件之一。隨著家用小汽車的普及,發(fā)動機飛輪的使用量急劇增加。因為飛輪總成的功能是發(fā)動機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)理論對飛輪齒圈應(yīng)力進行計算,對相關(guān)參數(shù)進行數(shù)學(xué)分析。利用ansys workbench對飛輪總成和飛輪齒圈過盈配合進行有限元模擬分析,最后通過爆裂試驗證明理論推導(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部分:1根據(jù)彈性力極坐標(biāo)平面問題建立平面基本方程,基于厚壁圓筒模型建立飛輪齒圈過盈配合力學(xué)分析模型,得到飛輪齒圈應(yīng)力計算方法,推導(dǎo)飛輪齒圈在靜態(tài)和動態(tài)下徑向位移計算公式,根據(jù)變形關(guān)系得到兩種狀態(tài)下實際接觸壓強計算方法。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盈配合模型的有限元解,通過對比分析兩種結(jié)果,驗證了過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)對飛輪總成的影響規(guī)律,提出了針對過盈配合失效和總成爆裂失效的應(yīng)對預(yù)防措施。選取三種產(chǎn)品進行動態(tài)有限元分析得到了總成的極限轉(zhuǎn)速,樣件根據(jù)不同過盈量分組,在不同轉(zhuǎn)速下進行爆裂試驗,試驗結(jié)果符合有限元分析規(guī)律,驗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,從過盈配合失效和整體應(yīng)力失效兩個方面入手,得到了飛輪總成減小失效的措施。因此,本文的研究結(jié)果對工程設(shè)計有一定的指導(dǎo)意義,對工程的前期產(chǎn)品開發(fā)具有幫助,減少不必要的方案設(shè)計,節(jié)約開發(fā)成本,有利于企業(yè)發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】：飛輪總成 失效分析 過盈配合 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：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)動機飛輪研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國外研究現(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 研究內(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17
• 1.4.3 研究的意義17-19
• 2 飛輪齒圈過盈配合理論計算19-35
• 2.1 理論過盈量設(shè)計范圍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 齒圈過盈配合受力模型25-27
• 2.3.3 飛輪過盈配合受力模型27-28
• 2.4 飛輪齒圈過盈配合靜態(tài)應(yīng)力計算28-31
• 2.4.1 齒圈靜態(tài)應(yīng)力計算28-29
• 2.4.2 飛輪靜態(tài)應(yīng)力計算29
• 2.4.3 計算飛輪齒圈靜態(tài)過盈量和接觸壓強29-31
• 2.5 飛輪齒圈過盈配合高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的應(yīng)力計算31-34
• 2.5.1 過盈配合高速旋轉(zhuǎn)應(yīng)力計算31-32
• 2.5.2 飛輪齒圈總成高速旋轉(zhuǎn)過盈量和接觸壓強計算32-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 3 過盈配合有限元分析方法驗證35-45
• 3.1 有限元強度理論35
• 3.2 圓筒過盈配合理論計算結(jié)果35-39
• 3.2.1 靜態(tài)應(yīng)力計算36-37
• 3.2.2 動態(tài)應(yīng)力計算37-39
• 3.3 圓筒過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 動態(tài)有限元分析結(jié)果40-41
• 3.4 理論計算和有限元計算差異性分析41-44
• 3.4.1 過盈配合靜態(tài)差異41-42
• 3.4.2 過盈配合動態(tài)差異42-43
• 3.4.3 過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 飛輪齒圈過盈配合失效有限元分析45-65
• 4.1 飛輪齒圈過盈配合有限元簡化模型建立45-46
• 4.2 飛輪齒圈過盈配合有限元分析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 過盈量δ對飛輪齒圈過盈配合的影響分析49-52
• 4.3.1 過盈量δ理論影響規(guī)律50
• 4.3.2 有限元分析過盈量δ影響規(guī)律50-52
• 4.4 接觸面半徑b對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 過盈配合接觸寬度B對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對飛輪齒圈總成的影響分析60-61
• 4.8 轉(zhuǎn)速ω對飛輪齒圈過盈配合的影響分析61-63
• 4.9 有限元分析減小飛輪齒圈過盈配合失效措施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)對飛輪總成應(yīng)力分布的影響69-75
• 5.3.1 飛輪輪緣寬度對飛輪齒圈總成應(yīng)力分布的影響分析69-71
• 5.3.2 飛輪本體空心度對飛輪齒圈總成應(yīng)力分布的影響分析71-72
• 5.3.3 材料對飛輪齒圈總成應(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 實例分析與爆裂試驗驗證77-87
• 6.1 實例分析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 試驗試驗過程與結(jié)果分析80-85
• 6.2.1 試驗原理80-81
• 6.2.2 試驗過程及結(jié)果81-84
• 6.2.3 試驗結(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)項目95

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 儲江偉;張新賓;;飛輪儲能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析及應(yīng)用現(xiàn)狀[J];能源工程;2014年06期

2 周一桐;;發(fā)動機飛輪齒圈總成沖擊超荷載試驗[J];現(xiàn)代零部件;2014年02期

3 余志強;張國民;邱清泉;胡磊;張文峰;莊飚;;高溫超導(dǎo)飛輪儲能系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀[J];電工技術(shù)學(xué)報;2013年12期

4 汪新福;郭文軍;;發(fā)動機飛輪總成的檢修[J];農(nóng)機使用與維修;2013年11期

5 韓傳軍;張杰;;空心軸過盈配合的微動接觸分析[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年05期

6 楊立平;任正義;韓永杰;印桂生;;飛輪儲能系統(tǒng)能量損失研究現(xiàn)狀分析[J];機械設(shè)計與制造;2013年05期

7 楊毅超;張大可;劉路;;某型汽車驅(qū)動盤軸向沖擊疲勞計算分析[J];機械研究與應(yīng)用;2013年02期

8 曹宏瑞;李兵;陳雪峰;何正嘉;;高速主軸離心膨脹及對軸承動態(tài)特性的影響[J];機械工程學(xué)報;2012年19期

9 滕瑞靜;張余斌;周曉軍;徐志農(nóng);;圓柱面過盈連接的力學(xué)特性及設(shè)計方法[J];機械工程學(xué)報;2012年13期

10 馬樹云;;淺談汽車零部件的失效[J];黑龍江科技信息;2012年14期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 梁大珍;基于Workbench熱機耦合的連桿襯套過盈配合研究[D];中北大學(xué);2015年

2 王偉俊;汽車動力傳動系中雙質(zhì)量飛輪的靜力及動態(tài)特性分析[D];吉林大學(xué);2015年

3 查生凱;磁懸浮儲能飛輪結(jié)構(gòu)設(shè)計及動力學(xué)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

4 陶德峰;多層圓筒過盈連接設(shè)計方法及試驗研究[D];太原科技大學(xué);2013年

5 李沛松;飛輪齒圈形位誤差自動檢測技術(shù)研究[D];長春理工大學(xué);2012年

6 梁棟;復(fù)合材料飛輪儲能轉(zhuǎn)子主體應(yīng)力分析[D];浙江大學(xué);2011年

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本文編號：897323