基于ANSYS热机耦合的连杆衬套微动特性仿真研究
发布时间：2017-03-16 21:00
本文关键词：基于ANSYS热机耦合的连杆衬套微动特性仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：连杆衬套通常以过盈装配的方式与连杆小头联接。由于发动机恶劣的工作环境,衬套与小头的接触会发生微米级的相互运动,即微动。微动引起磨损使过盈量降低,严重情况下会造成连杆衬套与小头之间的转动;微动引起油孔位置发生变动,造成活塞销与连杆衬套之间的润滑不足,甚至发生卡死现象。因此本文结合发动机实际工作情况,利用有限元技术进行连杆衬套与小头过盈配合的仿真分析和微动特性研究,具有重要的理论意义与研究价值。本文采用Pro/E软件建立连杆衬套与小头过盈配合、连杆衬套与活塞销间隙配合的几何模型,导入ANSYS软件系统,建立结构的有限元模型。结合热力学理论和连杆衬套实际工作中承受的温度和机械载荷,实现模型的热机耦合。并设置合适的接触参数,进行过盈配合结构的接触分析。在不施加机械载荷的过盈状态下,获得热机耦合模型中连杆衬套的等效应力和接触压力,与理论值对比发现模型分析结果的相对误差很小;与常温下的模型仿真结果对比,发现热机耦合模型的分析结果略大。通过改变某一影响因素,其他影响因素保持不变的方法,获得有限元仿真连杆摆角、过盈量、过盈接触面之间的摩擦系数和环境温度对连杆衬套过盈配合接触微动特性的影响,得到各影响因素下的连杆衬套过盈配合面的接触压力、摩擦应力以及微动滑移距离和微动摩擦功。分析发现微动在爆压时刻最为严重,随连杆摆角的增大而减弱。当过盈量增大时,接触压力、摩擦应力以及摩擦功都随之增大,滑移距离随之减小。当摩擦系数增大时,滑移距离随之减小,接触压力有较为缓慢的减小,可以忽略,而摩擦应力和摩擦功都随之增大。当温度增大时,接触压力、摩擦应力以及摩擦功都随之增大,滑移距离随之减小。结合对微动的分析,提出了降低微动的有效措施。
【关键词】：连杆衬套 热机耦合 微动 过盈配合 有限元
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH117
【目录】：
- 摘要4-5
- Abstract5-10
- 1 绪论10-16
- 1.1 连杆衬套过盈配合微动的研究背景及意义10-12
- 1.1.1 微动的概念10-11
- 1.1.2 连杆衬套微动的概述11-12
- 1.2 国内外研究现状12-14
- 1.2.1 国外研究现状12-13
- 1.2.2 国内研究现状13-14
- 1.3 本文主要研究内容14
- 1.4 本文的研究思路14-16
- 2 弹性接触理论及热力学分析基础16-27
- 2.1 Hertz接触理论16-18
- 2.2 微动的接触分析18-23
- 2.2.1 球和平面接触的切应力分布18-20
- 2.2.2 径向微动机理研究20-21
- 2.2.3 径向微动的法向压力分布21-22
- 2.2.4 径向微动的切向力分布22-23
- 2.3 接触的分类23
- 2.4 热力学基础23-25
- 2.5 连杆衬套的介绍25-26
- 2.6 本章小结26-27
- 3 连杆衬套过盈接触的热机耦合有限元分析27-48
- 3.1 接触的有限元非线性理论27-28
- 3.2 基于ANSYS的热机耦合分析介绍28-29
- 3.3 有限元模型的建立29-34
- 3.3.1 实体模型29
- 3.3.2 单元设定及网格划分29-30
- 3.3.3 温度场与结构场的耦合30-31
- 3.3.4 接触建立31-33
- 3.3.5 接触算法和接触参数设置33-34
- 3.4 连杆衬套受力分析34-40
- 3.4.1 缸内气体压力38
- 3.4.2 连杆机构的惯性力38-40
- 3.5 温度对过盈配合的影响分析40-47
- 3.6 本章小结47-48
- 4 考虑温度的连杆衬套微动特性研究48-84
- 4.1 微动影响参数及微动参数的提取48-51
- 4.2 连杆摆角对微动特性的影响51-65
- 4.2.1 对接触压力和摩擦应力的影响51-56
- 4.2.2 对滑移距离的影响56-63
- 4.2.3 对微动摩擦功的影响63-65
- 4.3 过盈量对微动特性的影响65-71
- 4.3.1 对接触压力和摩擦应力的影响65-68
- 4.3.2 对滑移距离的影响68-70
- 4.3.3 对微动摩擦功的影响70-71
- 4.4 摩擦系数对微动特性的影响71-77
- 4.4.1 对接触压力和摩擦应力的影响71-73
- 4.4.2 对滑移距离的影响73-76
- 4.4.3 对微动摩擦功的影响76-77
- 4.5 温度对微动特性的影响77-82
- 4.5.1 对接触压力和摩擦应力的影响77-80
- 4.5.2 对滑移距离的影响80-82
- 4.5.3 对微动摩擦功的影响82
- 4.6 减小微动的措施82-83
- 4.7 本章小结83-84
- 5 结论与展望84-86
- 5.1 主要研究成果与结论84-85
- 5.2 工作展望85-86
- 参考文献86-90
- 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果90-91
- 致谢91-92
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 金浩天;蒲军平;;摩擦接触条件下的Hertz接触分布力的适用性研究[J];应用力学学报;2015年04期
2 官春平;;圆柱与刚性平面Hertz接触的临界参数计算[J];轴承;2013年08期
3 黄新忠;赵俊生;;压气机叶轮过盈配合研究及合理过盈量的确定[J];机械设计与制造;2012年04期
4 沈明学;谢兴源;蔡振兵;莫继良;朱e，
本文编号：252284
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