隨著柴油機(jī)向著重載、高速、增壓等方向發(fā)展,新的發(fā)展方向所催生的技術(shù)手段進(jìn)而導(dǎo)致柴油機(jī)的零部件所受載荷增大和振動(dòng)問(wèn)題嚴(yán)重,過(guò)大的振動(dòng)會(huì)引起柴油機(jī)零部件損壞和高應(yīng)力區(qū)船體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞破壞,振動(dòng)所導(dǎo)致的噪聲問(wèn)題也惡化了船員的工作環(huán)境。所以對(duì)柴油機(jī)虛擬樣機(jī)的搭建、靜態(tài)性能仿真和機(jī)體的動(dòng)態(tài)響應(yīng)預(yù)測(cè)也變得愈加重要,具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。本文以4L20船用柴油機(jī)為研究對(duì)象,建立其四種工況下曲柄連桿機(jī)構(gòu)的剛?cè)峄旌隙囿w動(dòng)力學(xué)模型,分析并對(duì)比四種工況下的仿真數(shù)據(jù)得出曲柄連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。輸出連桿與機(jī)體的激勵(lì)曲線,從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩個(gè)角度對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行仿真分析,旨在預(yù)測(cè)其靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能。其中靜態(tài)方面主要對(duì)連桿和機(jī)體進(jìn)行靜強(qiáng)度分析,動(dòng)態(tài)方面主要對(duì)機(jī)體進(jìn)行模態(tài)分析和時(shí)域激勵(lì)下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析,并選取了機(jī)體上主要關(guān)注的特征點(diǎn)進(jìn)行了振動(dòng)特性分析。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）根據(jù)柴油機(jī)的二維圖紙和已生產(chǎn)出來(lái)的樣機(jī),采取合理的建模原則,利用建模軟件Pro/E建立柴油機(jī)的三維模型。（2）在Hyperworks中建立柴油機(jī)的有限元模型,對(duì)曲軸和機(jī)體進(jìn)行模態(tài)分析,得出主要模態(tài)振型與頻率。通過(guò)曲軸的模態(tài)分析結(jié)果輸出MNF文件... 

【文章來(lái)源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１技術(shù)路線

?第三章柴油機(jī)模型的建立與模態(tài)分析???（１）忽略一些不必要的結(jié)構(gòu)：理論上來(lái)說(shuō)，機(jī)體的三維模型應(yīng)當(dāng)與實(shí)際的結(jié)構(gòu)一??模一樣，這樣才能得到最準(zhǔn)確的應(yīng)力、應(yīng)變分布情況，但考慮到機(jī)體某些結(jié)構(gòu)對(duì)靜力分??析的結(jié)果影響不大，同時(shí)考慮到計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力，所以對(duì)計(jì)算結(jié)果影響較小的孔、過(guò)??渡圓角、潤(rùn)滑油孔予以合理忽略［４５］。??（２）簡(jiǎn)化一些局部的細(xì)節(jié)：在建模的過(guò)程中有些結(jié)構(gòu)對(duì)計(jì)算結(jié)果影響特別的小則??采�。ǎ保┲械脑瓌t，但是有些結(jié)構(gòu)對(duì)所計(jì)算結(jié)果影響較大，只能做簡(jiǎn)化處理。比如機(jī)??體上與支架連接的螺栓孔、主軸承的螺栓孔等，在實(shí)際的建模過(guò)程中采取去除螺紋，以??圓孔代替的簡(jiǎn)化處理方式。飛輪與曲軸是通過(guò)飛輪末端的螺栓連接的，連接的剛度較大，??實(shí)際上兩者是通過(guò)接觸面和連接的螺栓傳遞力的，在建模的過(guò)程中應(yīng)局部簡(jiǎn)化原則，將??曲軸和飛輪視為一體，對(duì)非線性的接觸問(wèn)題不予考慮。機(jī)體的內(nèi)外部有一些加強(qiáng)筋與機(jī)??體接觸的地方過(guò)度較為尖銳，為了避免網(wǎng)格過(guò)細(xì)，在這些地方添加適當(dāng)半徑的圓倒角處??理。??（３）?—些對(duì)所要分析結(jié)果影響較大的結(jié)構(gòu)必須給予保留：機(jī)體上的凸輪軸室和頂??柱推桿室，對(duì)機(jī)體的剛度影響較大，不能給予忽略處理。機(jī)體內(nèi)部各個(gè)曲拐之間的隔板，??影響機(jī)身的剛度強(qiáng)度，進(jìn)而會(huì)影響到機(jī)體的模態(tài)分析結(jié)果，而且也會(huì)對(duì)接下來(lái)的動(dòng)力響??應(yīng)分析有重大的影響，所以在建模的過(guò)程中必須予以保留。??３．１．２柴油機(jī)機(jī)體、曲柄連桿機(jī)構(gòu)及其組合體的建立??Ｖ?〇??圖３．１活塞組三維模型??Ｆｉｇ．?３．１?Ｐｉｓｔｏｎ?３Ｄ?ｍｏｄｅｌ??－２１－??

?船用柴油機(jī)多體動(dòng)力學(xué)建模及仿真分析???該柴油機(jī)活塞是凹頂活塞，活塞頭部與活塞裙部實(shí)際是剛性連接的，建模時(shí)根據(jù)簡(jiǎn)??化一些局部的細(xì)節(jié)原則，將活塞頭部與裙部視為一體�；钊^部會(huì)有一些泄油口，活塞??銷上也會(huì)有一些為了潤(rùn)滑開(kāi)的油孔結(jié)構(gòu)，活塞裙部會(huì)有一些銷加強(qiáng)筋和邊緣加強(qiáng)筋等細(xì)??小的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)對(duì)所要得出的結(jié)果影響較小，所以根據(jù)忽略一些不必要結(jié)構(gòu)的原則??對(duì)其進(jìn)行合理的忽略。為了合理簡(jiǎn)化模型，也將活塞銷與活塞裙部視為一體。圖３．１就??是簡(jiǎn)化后的活塞三維模型。??＼?Ｉ??圖３．２連桿組三維模型??Ｆｉｇ．?３．２?Ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ?ｒｏｄ?３Ｄ?ｍｏｄｅｌ??連桿小頭與連桿襯套剛性連接，通過(guò)耐磨的襯套與活塞銷接觸，應(yīng)簡(jiǎn)化局部細(xì)節(jié)原??貝ｉｊ，將襯套與連桿小頭視為一體建模。連桿蓋與連桿大頭通過(guò)兩個(gè)螺栓連接，剛性較大，??在建模的過(guò)程中應(yīng)簡(jiǎn)化局部細(xì)節(jié)原則將連桿蓋與連桿大頭視為一體，并且將螺栓簡(jiǎn)化成??圓柱形狀，但這是建立多體動(dòng)力學(xué)模型的建模原則。在后面章節(jié)對(duì)連桿進(jìn)行靜強(qiáng)度分析??時(shí)，則根據(jù)所要分析的對(duì)象，要考慮連桿大頭與小頭的連接方式。圖３．２為簡(jiǎn)化后的連??桿三維模型。??曲軸上會(huì)布置一些貫穿的潤(rùn)滑油孔，以達(dá)到潤(rùn)滑的目的，由于潤(rùn)滑油孔較為細(xì)小，??對(duì)所需計(jì)算的結(jié)果影響較小，又對(duì)劃分網(wǎng)格造成極大的困難，所以在建模過(guò)程中忽略潤(rùn)？??滑油孔。實(shí)際上曲軸的末端是與飛輪通過(guò)螺栓相連接的，由于剛度較大，所以在為了不??－２２－??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]柴油機(jī)噪聲源識(shí)別與噪聲特性研究[J]. 許廣舉,陳慶樟,李學(xué)智,王忠.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2014(04)
[2]國(guó)外艦船柴油機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J]. 敖晨陽(yáng),徐飛,霍柏琦.  艦船科學(xué)技術(shù). 2013(12)
[3]內(nèi)燃機(jī)主軸承承載特性研究[J]. 王磊,廖日東.  車用發(fā)動(dòng)機(jī). 2013(05)
[4]基于ANSYS的柴油機(jī)連桿有限元模態(tài)分析[J]. 魏玉娜,陳仲海,王連宏.  機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2013(02)
[5]船用柴油機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J]. 邱俊,閆曉偉.  船電技術(shù). 2011(06)
[6]柴油機(jī)曲軸系運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真分析[J]. 鞏書財(cái),石磊,趙福全,李慧軍,劉勝利,袁爽.  拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車. 2011(01)
[7]船用柴油推進(jìn)主機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J]. 王術(shù)新,姜春明.  艦船科學(xué)技術(shù). 2006(03)
[8]內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)、噪聲的多體動(dòng)力學(xué)分析[J]. 張俊紅,鄭勇.  中國(guó)機(jī)械工程. 2006(01)
[9]應(yīng)用Pro/E生成SF485發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體三維模型的關(guān)鍵技術(shù)[J]. 劉玉梅.  山東農(nóng)機(jī). 2005(08)
[10]主軸承力作用下的多缸內(nèi)燃機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析[J]. 王義亮,謝友柏.  內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào). 2002(05)

博士論文
[1]柴油機(jī)結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測(cè)及其優(yōu)化控制的研究[D]. 李玉軍.武漢理工大學(xué) 2007

碩士論文
[1]6S50MC-C船用柴油機(jī)推進(jìn)軸系多體動(dòng)力學(xué)分析[D]. 劉隨強(qiáng).大連海事大學(xué) 2018
[2]考慮多種激勵(lì)源的某柴油機(jī)機(jī)體動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析[D]. 王彪.大連理工大學(xué) 2017
[3]基于虛擬仿真平臺(tái)的柴油機(jī)機(jī)體低振動(dòng)研究[D]. 魏薇.遼寧工業(yè)大學(xué) 2016
[4]8L265柴油機(jī)機(jī)體強(qiáng)度有限元計(jì)算及優(yōu)化[D]. 丁義峰.大連理工大學(xué) 2015
[5]船用中速柴油機(jī)振動(dòng)與噪聲分析及優(yōu)化[D]. 朱新強(qiáng).武漢理工大學(xué) 2014
[6]基于多體動(dòng)力學(xué)的柴油機(jī)振動(dòng)分析及曲軸的疲勞分析[D]. 張兆強(qiáng).西南交通大學(xué) 2012
[7]新型中速柴油機(jī)振動(dòng)預(yù)測(cè)技術(shù)研究[D]. 李虎林.武漢理工大學(xué) 2012
[8]小型柴油機(jī)軸系模態(tài)分析及仿真計(jì)算研究[D]. 李德水.西南交通大學(xué) 2010



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