本文針對(duì)大型活塞式壓縮機(jī)關(guān)鍵零部件如曲軸、連桿和十字頭等在工作過(guò)程中易發(fā)生疲勞失效的問(wèn)題,以某大型活塞式壓縮機(jī)曲軸連桿機(jī)構(gòu)（包括曲軸、連桿和十字頭）為對(duì)象,分別從模態(tài)分析、疲勞壽命計(jì)算、疲勞壽命特性分析和疲勞試驗(yàn)設(shè)計(jì)四個(gè)方面系統(tǒng)研究了其疲勞壽命。首先,為了判斷曲軸連桿機(jī)構(gòu)的固有頻率是否會(huì)與壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)頻率重疊而發(fā)生共振現(xiàn)象,對(duì)曲軸連桿機(jī)構(gòu)裝配體模型進(jìn)行了有限元模態(tài)分析。結(jié)果表明,曲軸連桿機(jī)構(gòu)的一階固有頻率為328.86Hz,遠(yuǎn)大于壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)頻率16Hz,由此判定在工作時(shí),曲軸連桿機(jī)構(gòu)與整機(jī)不會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象,從而從系統(tǒng)的角度初步驗(yàn)證了關(guān)鍵件的可靠性。隨后,采用有限元法分別對(duì)曲軸組件、連桿組件和十字頭組件進(jìn)行了一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)周期內(nèi)的6個(gè)曲軸轉(zhuǎn)角下的靜力學(xué)分析,并在此基礎(chǔ)上使用S-N模型對(duì)其進(jìn)行了疲勞計(jì)算,得到了曲軸連桿機(jī)構(gòu)的疲勞壽命及疲勞薄弱位置。結(jié)果表明,曲軸連桿機(jī)構(gòu)各部件均滿足靜強(qiáng)度要求,應(yīng)力集中位置和疲勞薄弱位置均與經(jīng)驗(yàn)結(jié)論相符,形成了一套較為高效和精確的大型活塞式壓縮機(jī)關(guān)鍵件疲勞壽命計(jì)算流程。在上述研究基礎(chǔ)上,繼續(xù)采用有限元法,分別從工藝方面和結(jié)構(gòu)方面研究了關(guān)鍵件的疲勞特性。首先以曲軸為... 

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【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

本文研究的大型活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

（1）模型裝配對(duì)曲軸部件、連桿部件和十字頭部件按實(shí)際情況進(jìn)行裝配，如圖 3.1 所示。圖3.1 曲軸連桿機(jī)構(gòu)裝配體模型 圖3.2 曲軸連桿機(jī)構(gòu)裝配體網(wǎng)格（2）網(wǎng)格劃分在模態(tài)分析階段，采用四面體單元對(duì)曲軸連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，其中曲軸網(wǎng)格的尺寸為 16mm，連桿體和十字頭以及十字頭銷的網(wǎng)格尺寸為 10mm，螺栓和螺母的網(wǎng)格尺寸為 5mm，軸瓦和小頭襯套的網(wǎng)格尺寸為 4mm，十字頭瓦網(wǎng)格尺寸為 8mm，并對(duì)曲軸銷與曲拐過(guò)渡圓弧處以及螺栓頭下圓角進(jìn)行局部網(wǎng)格細(xì)化，使得應(yīng)力收斂。曲軸連桿機(jī)構(gòu)裝配體的最終網(wǎng)格如圖 3.2 所示。（3）載荷施加進(jìn)行模態(tài)分析時(shí)

（1）模型裝配對(duì)曲軸部件、連桿部件和十字頭部件按實(shí)際情況進(jìn)行裝配，如圖 3.1 所示。圖3.1 曲軸連桿機(jī)構(gòu)裝配體模型 圖3.2 曲軸連桿機(jī)構(gòu)裝配體網(wǎng)格（2）網(wǎng)格劃分在模態(tài)分析階段，采用四面體單元對(duì)曲軸連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，其中曲軸網(wǎng)格的尺寸為 16mm，連桿體和十字頭以及十字頭銷的網(wǎng)格尺寸為 10mm，螺栓和螺母的網(wǎng)格尺寸為 5mm，軸瓦和小頭襯套的網(wǎng)格尺寸為 4mm，十字頭瓦網(wǎng)格尺寸為 8mm，并對(duì)曲軸銷與曲拐過(guò)渡圓弧處以及螺栓頭下圓角進(jìn)行局部網(wǎng)格細(xì)化，使得應(yīng)力收斂。曲軸連桿機(jī)構(gòu)裝配體的最終網(wǎng)格如圖 3.2 所示。（3）載荷施加進(jìn)行模態(tài)分析時(shí)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[9]柴油機(jī)連桿強(qiáng)度計(jì)算分析與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 王臣臣.哈爾濱工程大學(xué) 2013
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本文編號(hào)：3305809