活塞式压缩机曲轴特性研究及计算机仿真

发布时间：2017-05-20 05:05

  本文关键词：活塞式压缩机曲轴特性研究及计算机仿真，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：压缩机是一种将低压气体压缩成高压气体并输送出去的机械,在工业生产中具有重要的地位。曲轴作为活塞式压缩机最关键的部件之一,因曲轴的疲劳破环而导致压缩机损坏的情况时有发生。因此,对曲轴特性研究及计算机仿真具有重要的意义,本文以ZW-0.8/10-16型压缩机为研究对象,主要的研究工作如下： (1)曲轴的运动学和动力学建模：根据活塞式压缩机的工作原理和曲柄连杆机构的运动学关系,得出曲轴位移、速度、加速度与曲柄转角之间的关系,然后对曲柄连杆机构进行受力分析,得出曲轴、连杆和活塞之间的动力学关系。 (2)曲轴动态仿真与耐久性分析：将曲柄连杆机构模型导入ADAMS中建立动力学模型,通过动力学和运动学仿真分析,得到曲轴的动态特性,并对曲柄连杆机构进行了耐久性分析,为后续疲劳分析打下了基础。 (3)曲轴整体三维建模和有限元分析：首先将Solidworks建立的曲轴模型导入ANSYS中建立曲轴的有限元模型,选择合适的网格对曲轴进行划分,最后对曲轴进行静力学分析,得到了曲轴的疲劳点发生在曲轴销和曲柄的连接处,通过改变过渡圆半径来增加曲轴的强度。 (4)曲轴优化方案的提出与验证：根据曲轴的静力学分析结果,找出对曲轴强度影响最大的因素,提出曲轴疲劳破坏优化设计方案,并对优化方案进行了验证。
【关键词】：活塞式压缩机 曲轴 ADAMS 有限元分析 优化
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH457
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 绪论13-19
• 1.1 课题背景及研究意义13-14
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势14-16
• 1.2.1 压缩机研究发展状况14-15
• 1.2.2 曲轴研究发展状况15-16
• 1.3 本文研究的主要内容及技术方案16-19
• 2 ZW型往复式压缩机的工作原理及力学分析19-29
• 2.1 ZW-0.8/10-16型压缩机的结构19-20
• 2.1.1 压缩机组整体结构19-20
• 2.1.2 工作原理20
• 2.2 压缩机的热力学原理20-21
• 2.3 曲柄连杆机构的运动学分析21-24
• 2.4 曲柄连杆机构的受力分析24-27
• 2.4.1 曲柄连杆机构的惯性力24-25
• 2.4.2 气体力25
• 2.4.3 运动中的摩擦力25-26
• 2.4.4 活塞和曲柄销上的作用力26-27
• 2.5 本章小结27-29
• 3 ZW型压缩机主要部件的设计和虚拟模型的建立29-37
• 3.1 ZW型压缩机产品介绍29
• 3.2 ZW型压缩机主要部件设计29-34
• 3.2.1 十字头的设计29-30
• 3.2.2 曲轴的设计30-31
• 3.2.3 连杆的设计31-33
• 3.2.4 填料的设计33-34
• 3.3 ZW型压缩机虚拟模型的建立34-35
• 3.4 本章小结35-37
• 4 曲柄连杆机构的动态仿真分析37-49
• 4.1 动态仿真软件的选择37
• 4.2 ADAMS软件介绍37-38
• 4.2.1 ADAMS软件模块简介37-38
• 4.2.2 ADAMS软件仿真的步骤38
• 4.3 ADAMS软件分析及其计算方法38-40
• 4.3.1 广义坐标的选择38
• 4.3.2 运动学方程的建立38-39
• 4.3.3 动力学方程的建立39-40
• 4.4 曲柄连杆机构模型建立及其仿真分析40-45
• 4.4.1 曲柄连杆机构三维模型的建立41-42
• 4.4.2 曲柄连杆机构运动学仿真分析42-45
• 4.5 曲柄连杆机构的耐久性分析45-48
• 4.5.1 加载耐久性模块并仿真46
• 4.5.2 后处理46-48
• 4.5.3 结果分析48
• 4.6 本章小结48-49
• 5 压缩机曲轴的有限元分析及优化49-61
• 5.1 有限元概述49
• 5.2 有限元分析基本理论49-52
• 5.2.1 平衡方程49-50
• 5.2.2 几何方程50-51
• 5.2.3 有限元网格介绍51-52
• 5.3 有限元求解法的基本步骤52-53
• 5.4 曲轴的强度分析53-56
• 5.4.1 有限元模型的建立53-55
• 5.4.2 静力分析及结果分析55-56
• 5.5 曲轴的优化56-59
• 5.5.1 优化的数学模型56-57
• 5.5.2 优化模型的建立57-58
• 5.5.3 优化结果的分析58-59
• 5.6 本章小结59-61
• 6 结论与展望61-63
• 6.1 结论61
• 6.2 展望61-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-69
• 作者简介及读研期间主要科研成果69

【参考文献】

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本文编号：380699