中型CNG发动机凸轮/挺柱接触应力与疲劳磨损失效分析

发布时间：2021-05-24 00:53

　　配气机构是新型CNG发动机的重要组成部分,CNG发动机配气凸轮机构常因设计、生产和使用等原因,发生挺柱飞脱和磨损失效现象。本文以6110中型CNG发动机配气凸轮机构为研究对象,系统地分析了接触应力与疲劳磨损之间的关系。首先对挺柱、气门进行了运动弹性动力学理论计算,结果表明:在怠速和额速工况下气门均能正常工作,而超速50%时,挺柱在凸轮转至55o～125o时发生了飞脱;应用赫兹公式计算了凸轮挺柱间的接触应力,结果表明最大应力位置在最大加速度处（凸轮转至36o）,最大接触应力为440MPa,小于最大许用应力823MPa;凸轮桃尖处的次大应力为350MPa。为校验理论计算结果,应用有限元软件LS-DYNA模拟研究了凸轮机构运动特征和凸轮挺柱的接触应力。与理论计算对比,挺柱升程和速度吻合较好,加速度存在较大的偏差,其原因是理论计算得到的是接触表面理想光滑状态下的解,而模拟中,接触表面网格的划分决定了光滑程度,为此相对粗糙的凸轮型面使挺柱产生极大的瞬时加速度。怠速和额速工况下接触应力结果与理论计算结果相吻合,两种工况下模拟最大接触应力（640MPa）出现在凸轮桃尖部位,大于理论计算最大值（440... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文的研究背景
    1.2 配气机构研究方法及其国内外研究进展
        1.2.1 运动弹性动力学方法
        1.2.2 疲劳磨损失效实验分析
        1.2.3 有限元法模拟技术
    1.3 论文的主要研究内容、创新点及组织结构
2 配气凸轮与挺柱的动力学分析及其接触应力计算
    2.1 引言
    2.2 配气机构运动弹性动力学模型理论公式推导
    2.3 原始数据的确定
    2.4 弹性气门运动函数的计算
        2.4.1 挺柱运动函数的拟合
        2.4.2 计算刚体气门运动函数
        2.4.3 计算弹性气门运动函数
    2.5 凸轮与挺柱摩擦副接触应力计算
        2.5.1 运动学计算方法
        2.5.2 动力学计算方法
        2.5.3 两种计算方法在三种工况下的结果比较
    2.6 结果分析
3 基于ANSYS的凸轮挺柱动力学仿真模拟
    3.1 引言
    3.2 凸轮挺柱动态摩擦模拟
        3.2.1 确定接触类型
        3.2.2 有限元模型建立及参数设置
        3.2.3 设定求解参数及求解
        3.2.4 凸轮挺柱运动状态结果分析
        3.2.5 挺柱应力分析
        3.2.6 凸轮应力分析
        3.2.7 凸轮挺柱接触情况分析
    3.4 结论
4 凸轮挺柱磨损失效实验分析
    4.1 凸轮挺柱的常见宏观失效形式
    4.2 凸轮挺柱的磨损失效分析
        4.2.1 化学成分分析
        4.2.2 硬度分析
        4.2.3 磨损形貌分析
        4.2.4 金相分析
    4.3 润滑条件对凸轮挺柱疲劳磨损的影响
    4.4 结论
5 纳米薄膜的纳米压痕模拟
    5.1 纳米压痕的一般概念及纳米压痕技术的应用
    5.2 纳米压痕技术的理论基础
    5.3 应用ANSYS软件对AZ91D镁合金基体双层膜做纳米压痕模拟
        5.3.1 ANSYS非线性计算简介
        5.3.2 ANSYS模拟设置及模拟结果
    5.4 结论
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]CNG汽车是天然气利用的重要发展途径[J]. 张沛.  石油与天然气化工. 2008(01)
[2]热浸铝钢等离子体电解氧化陶瓷层的微观力学特性[J]. 吴振强,夏原,李光,徐方涛.  金属学报. 2008(01)
[3]氧化钛涂膜玻璃的纳米压痕实验及有限元模拟[J]. 冀国俊,史志铭.  稀有金属材料与工程. 2007(S2)
[4]Al2O3陶瓷的损伤型本构关系研究[J]. 石志勇,汤文辉.  强度与环境. 2007(03)
[5]基于ANSYS的气门动力学分析[J]. 江征风,周超,丁毓峰.  润滑与密封. 2006(04)
[6]天然气汽车发展现状及对策[J]. 彭红涛.  汽车工业研究. 2006(01)
[7]失效分析思路[J]. 张峥.  理化检验(物理分册). 2005(03)
[8]面向摩擦学设计的凸轮挺柱三维接触应力分析[J]. 王皎,马力,林永杰,柴苍修.  内燃机工程. 2004(06)
[9]Al2O3陶瓷材料应变率相关的动态本构关系研究[J]. 张晓晴,姚小虎,宁建国,赵隆茂,杨桂通.  爆炸与冲击. 2004(03)
[10]天然气汽车de现状及发展趋势[J]. 陈基杰,孙芃.  城市公用事业. 2003(06)

硕士论文
[1]基于ANSYS的气门力学特性分析[D]. 周超.武汉理工大学 2006



本文编号：3203269