基于多体动力学的船舶柴油机曲轴振动特性分析

发布时间：2017-08-10 23:07

  本文关键词：基于多体动力学的船舶柴油机曲轴振动特性分析

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【摘要】：柴油机是最重要的动力输出设备,曲轴轴系是整个柴油机最复杂、最容易损坏的部件之一,对曲轴的优化设计一直柴油机降低噪声和振动的首要任务。本文以四冲程四缸柴油机为研究对象,以有限元理论和多体动力学为理论基础,CAD软件与CAE软件相结合,有限元通用处理后进行后处理的原则,对柴油机曲轴进行建模仿真,计算出了柴油机曲轴固有频率、振型图和在一个工作循环内的振动特性和润滑特性,具体手段如下：应用三维建模软件Solidworks,根据曲轴的详细尺寸建立三维模型,省去油孔、部分倒角。在Hypermesh中对曲轴进行网格划分,为了方便后期缩减曲轴和轴承的模型,主轴颈、曲柄销采用六面体网格单元划分,曲柄臂采用四面体网格单元,并设置好曲轴材料、弹性模型等相关属性。在ABAQUS中对曲轴进行自由模态分析,求解其在前12阶的固有频率和振型图。在AVL-Excite软件中设置好柴油机曲轴多体动力学模型,施加正确的边界条件,计算出曲轴在一个工作循环内的曲轴、主轴承的受力、位移、速度和加速度大小；并分析出主轴承最小油膜厚度、最大油膜压力和轴心轨迹等反应曲轴润滑的参数,对曲轴设计提供依据。在传统设计大受约束、难以模拟实际工况的背景下,将有限元分析和多体动力学结合研究的手段,能够对柴油机受力最复杂的零件进行分析,大幅度提高了曲轴设计过程中的精度,为以后曲轴设计和校核提供了一定的指导意义。
【关键词】：曲轴 有限元 多体动力学 振动 润滑
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.121
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题背景及意义10
• 1.2 轴系建模国内外发展状况10-14
• 1.3 本文内容、方法及意义14-15
• 第2章 理论基础15-31
• 2.1 有限元理论15-18
• 2.1.1 数值模拟技术简介15
• 2.1.2 有限元法15
• 2.1.3 有限元法求解问题的基本步骤15-17
• 2.1.4 有限元法软件17-18
• 2.2 多体动力学理论18-21
• 2.2.1 多体动力学理论简介18-19
• 2.2.2 多柔体动力学理论基础19-20
• 2.2.3 子结构法20
• 2.2.4 多体动力学软件20-21
• 2.3 柴油机轴系动态仿真分析的理论基础21-30
• 2.3.1 曲柄-连杆机构的运动学21-26
• 2.3.2 曲柄-连杆机构的动力学26-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 曲轴有限元模型建立及模态分析31-43
• 3.1 概述31-32
• 3.2 曲轴有限元模型的建立32-36
• 3.2.1 有限元模型的单元类型32-33
• 3.2.2 有限元模型网格划分33-34
• 3.2.3 有限元模型的建立34-36
• 3.3 模态分析的思想36-37
• 3.4 模态分析的结果37-42
• 3.4.1 各阶固有频率37-38
• 3.4.2 各阶振型图比较38-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 曲轴多体动力学计算43-65
• 4.1 AVL-Excite计算理论概述43
• 4.2 曲轴轴系多体动力学模型的建立43-44
• 4.3 轴系非线性动力学仿真模型的建立44-53
• 4.3.1 模态缩减44-46
• 4.3.2 曲轴轴系多体动力学模型的建立46-53
• 4.4 多体动力学仿真计算结果分析53-63
• 4.4.1 曲轴部件振动分析53-58
• 4.4.2 主轴承润滑特性分析58-63
• 4.5 本章小结63-65
• 第5章 结论与展望65-67
• 5.1 总结65-66
• 5.2 展望66-67
• 参考文献67-71
• 攻读学位期间公开发表论文71-72
• 致谢72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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本文编号：653088