大功率柴油机曲轴虚拟仿真技术研究

发布时间：2017-04-22 23:00

  本文关键词：大功率柴油机曲轴虚拟仿真技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 曲轴是发动机中结构复杂、工作环境和工作条件恶劣的部件之一，它承受着很大的周期性交变载荷，是发动机设计的难点。因此在曲轴的设计中必须对其进行详细的受力分析、结构强度评估和疲劳寿命预测，以保证其能够安全可靠地工作。 本文针对上述问题，应用有限元技术对曲轴在进行静态分析的基础上进行了动态刚度、强度方面的研究和分析，并进行了疲劳寿命预测。 曲轴在周期性变化的气体压力、往复和旋转运动引起的惯性力以及它们的扭、弯矩共同作用下，既扭转又弯曲，因此静态分析考查了在最大爆发压力和拉力下曲轴的应力和变形，找出了应力和变形最大，最容易发生破坏的地方 但对于日趋严酷的设计指标，静态设计很难满足要求，必须对曲轴进行动态刚、强度的分析，因此对曲轴进行了实验模态分析和有限元模态分析，并用实验结果对有限元结果进行了修改和验证。在正确可信的有限元模型基础上，本文进行了动力响应分析，并在一定条件下进行了优化设计和动力修改，完成了动态设计的整个环节。 利用静态分析的结果分析了曲轴的疲劳性质，并校核了曲轴的强度，预测了曲轴的疲劳寿命。 为了实际生产需要，，通过CAD系统设计出来的零件需要最终绘制出二维工程图纸。本课题应用Ⅰ-DEAS对曲轴进行了二维工程布图。
【关键词】：曲轴 有限元 动态设计 二维布图 疲劳设计
【学位授予单位】：华北工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：TK423
【目录】：

• 1 引言6-13
• 1．1 选题的背景6
• 1．2 国内外研究现状6-10
• 1．2．1 内燃机零部件有限元网格生成技术6-8
• 1．2．2 内燃机中复杂边界条件的确定与施加8-9
• 1．2．3 动态响应分析9-10
• 1．3 内燃机零部件有限元技术存在的主要问题10-11
• 1．4 本文的主要工作内容11-13
• 2 曲轴的静态有限元分析13-32
• 2．1 实体建模技术研究13-15
• 2．1．1 特征建模技术研究13-14
• 2．1．2 参数化设计方法研究14-15
• 2．2 曲轴的特征建模技术15-17
• 2．3 静态分析计算内容17-18
• 2．4 曲轴有限元模型的建立18-21
• 2．4．1 结构离散19
• 2．4．2 位移边界条件19
• 2．4．3 载荷边界条件19-20
• 2．4．4 接触边界条件20
• 2．4．5 计算模型20-21
• 2．5 计算结果21-30
• 2．5．1 等效应力21-24
• 2．5．2 最大主应力与最小主应力24-29
• 2．5．3 位移29-30
• 2．6 小结30-32
• 3 曲轴的实验模态分析32-34
• 3．1 实验仪器与设备32-33
• 3．1．1 试件的支承方式32
• 3．1．2 测试系统与仪器设备32-33
• 3．2 实验模态的方法和结果分析33-34
• 4 曲轴的动态分析34-47
• 4．1 曲轴的有限元模态计算分析34-37
• 4．1．1 曲轴的特征建模技术及网格划分方法34
• 4．1．2 模态计算与分析34-37
• 4．2 曲轴的有限元动力响应分析37-38
• 4．2．1 曲轴的约束施加方法37
• 4．2．2 曲轴上载荷的施加方法37-38
• 4．2．3 曲轴动力响应结果38
• 4．3 灵敏度分析及结构的动力修改研究38-47
• 4．3．1 曲轴的特征值灵敏度分析38-39
• 4．3．2 曲轴的动力修改39-47
• 5 曲轴的二维布图47-50
• 5．1 曲轴的二维投影变换47-48
• 5．2 剖视图和剖面图的产生48-50
• 6 疲劳寿命预测50-58
• 6．1 概述50-51
• 6．1．1 曲轴疲劳性质研究50-51
• 6．2 现行的抗疲劳设计方法51
• 6．2．1 名义应力法51
• 6．2．2 局部应力应变法51
• 6．3 S—N曲线和Goodman图51-53
• 6．4 曲轴的疲劳计算53-58
• 6．4．1 计算方案53
• 6．4．2 曲轴的疲劳强度校核53-56
• 6．4．3 疲劳寿命的预估56-58
• 7 结论58-59
• 致谢59-60
• 参考文献：60-62

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 黄震;张继春;;曲轴有限元分析与优化设计研究[J];昆明理工大学学报(理工版);2006年04期

2 蒋元广,张保成,左正兴;基于集成仿真技术的曲轴结构优化方法研究[J];内燃机工程;2005年03期

3 阎文兵;姜绍忠;樊文欣;;发动机悬置系统优化设计[J];应用基础与工程科学学报;2005年S1期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 华春蓉;内燃机曲轴角振动模态识别方法的研究及应用[D];西南交通大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 匡小红;某单缸柴油机曲轴系统动态特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 郝宝林;发动机曲柄连杆机构建模与仿真[D];哈尔滨工业大学;2006年

3 丁宇;柴油机曲轴性能分析及曲轴强度计算方法研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

4 龚立新;发动机连杆静态与动态特性的有限元分析研究[D];哈尔滨工程大学;2007年

5 倪孟岩;往复泵曲柄连杆机构设计与动力特性研究[D];重庆大学;2008年

6 王惠露;发动机曲柄连杆机构结构分析[D];重庆大学;2008年

7 陶文辉;某型16V柴油机曲轴的强度计算及性能分析[D];哈尔滨工程大学;2008年

8 陈建伟;基于虚拟样机技术的曲轴系动力学分析[D];西安理工大学;2009年

9 冯祥;柴油机曲轴疲劳强度分析[D];江苏科技大学;2010年

  本文关键词：大功率柴油机曲轴虚拟仿真技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：321399