基于多体动力学DK4-A柴油机曲轴轻量化设计及模态试验与分析
发布时间：2023-12-04 19:51
对汽车进行轻量化设计是实现汽车节约能源重要措施之一,受到广大研发人员的广泛关注。曲轴作为汽车“心脏”---内燃机的重要部件,对其进行结构轻量化设计具有十分重要的意义。本课题对曲轴进行轻量化设计,且从多个方面分析了该轻量化设计方案的可靠性。本课题的研究如下:以DK4-A柴油机曲轴为设计基础,在保证外形结构尺寸与原柴油机相关配合不变的情况下,对该曲轴进行轻量化设计;基于响应面分析法理论,确定轻量化设计方案,得到的轻量化曲轴质量是20.15kg,比原曲轴质量减少了2.76kg;搭建曲轴动平衡仿真实验平台,得到轻量化曲轴比原曲轴的振动特性更好,消耗的能量更低;基于仿真手段测得轻量化曲轴主轴颈、连杆轴颈的负荷数据,得到轻量化曲轴主轴颈、连杆轴颈的负荷均比原曲轴要小;运用仿真测得的相关数据以及流体润滑相关知识,得到轻量化曲轴的润滑特性满足使用要求;使用Ansys Workbench对轻量化曲轴进行强度分析,并针对其薄弱位置进行部分结构优化,得到轻量化曲轴的强度满足使用要求,且经过对其部分结构优化后,该曲轴强度增加;基于多体动力学理论,利用Adams对轻量化曲轴的进行动力学分析,得到多体动力学分析结...
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 轻量化设计的研究现状
1.2.1 轻量化设计
1.2.2 轻量化设计的国外研究现状
1.2.3 轻量化设计的国内研究现状
1.3 本课题的主要研究内容
2 DK4-A柴油机曲轴轻量化设计方案及其初步分析
2.1 曲轴轻量化设计自变量的约束区间
2.1.1 曲轴主轴颈、连杆轴颈的减重设计
2.1.2 曲轴油孔的减重设计
2.2 DK4-A柴油机曲轴轻量化设计及建模
2.2.1 曲轴轻量化结构参数的响应面分析
2.2.2 曲轴平衡重的结构设计
2.2.3 润滑油道的设计
2.2.4 轻量化曲轴的几何建模
2.3 轻量化曲轴性能评价指标及动平衡仿真校核
2.3.1 轻量化曲轴性能评价指标
2.3.2 基于Adams曲轴动平衡仿真试验
2.4 轻量化曲轴的主轴颈负荷特性分析
2.4.1 基于AVL Excite Designer曲轴仿真计算模型
2.4.2 主轴颈最大负荷特性分析
2.4.3 主轴颈平均负荷特性分析
2.5 轻量化曲轴的润滑特性分析
2.5.1 曲轴润滑特性仿真计算模型
2.5.2 主轴颈润滑特性分析
2.5.3 连杆轴颈润滑特性分析
2.6 本章小结
3 DK4-A柴油机轻量化曲轴的受力分析及强度校核计算
3.1 轻量化曲轴的经典受力分析
3.1.1 轻量化曲轴的经典运动学计算分析
3.1.2 轻量化曲轴的经典动力学计算分析
3.2 轻量化曲轴强度校核计算
3.2.1 轻量化曲轴的有限元网格划分
3.2.2 轻量化曲轴的材料属性定义及负载分析
3.2.3 轻量化曲轴的有限元计算边界条件
3.2.4 轻量化曲轴的强度校核结果
3.3 曲轴轻量化设计的优化
3.3.1 曲柄与主轴颈过渡圆角结构的优化
3.3.2 润滑油道的方向及孔口设计
3.3.3 优化后的轻量化曲轴强度校核计算
3.4 本章小结
4 轻量化曲轴的多体动力学分析及疲劳分析
4.1 多体动力学分析基础
4.1.1 多体系统动力学建模原理
4.1.2 Adams多体系统动力学方程
4.2 基于刚柔耦合的多体动力学曲柄连杆机构仿真模型的建立
4.2.1 轻量化曲轴柔性体的生成
4.2.2 曲柄连杆机构的刚柔耦合模型的建立
4.3 基于刚柔耦合的多体动力学仿真分析
4.3.1 活塞运动特性分析
4.3.2 轻量化曲轴连杆轴颈分析
4.3.3 轻量化曲轴柔性体的应力、应变分析
4.3.4 轻量化曲轴的载荷谱输出
4.4 轻量化曲轴疲劳分析
4.4.1 疲劳分析的基本步骤
4.4.2 轻量化曲轴的疲劳寿命预测
4.5 本章小结
5 轻量化曲轴的模态分析
5.1 模态分析理论
5.1.1 计算模态分析理论
5.1.2 试验模态分析理论
5.2 轻量化曲轴的模态试验及分析
5.2.1 计算模态分析
5.2.2 试验模态分析
5.2.3 试验模态与计算模态结果对比分析
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
参考文献
本文编号：3870601
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 轻量化设计的研究现状
1.2.1 轻量化设计
1.2.2 轻量化设计的国外研究现状
1.2.3 轻量化设计的国内研究现状
1.3 本课题的主要研究内容
2 DK4-A柴油机曲轴轻量化设计方案及其初步分析
2.1 曲轴轻量化设计自变量的约束区间
2.1.1 曲轴主轴颈、连杆轴颈的减重设计
2.1.2 曲轴油孔的减重设计
2.2 DK4-A柴油机曲轴轻量化设计及建模
2.2.1 曲轴轻量化结构参数的响应面分析
2.2.2 曲轴平衡重的结构设计
2.2.3 润滑油道的设计
2.2.4 轻量化曲轴的几何建模
2.3 轻量化曲轴性能评价指标及动平衡仿真校核
2.3.1 轻量化曲轴性能评价指标
2.3.2 基于Adams曲轴动平衡仿真试验
2.4 轻量化曲轴的主轴颈负荷特性分析
2.4.1 基于AVL Excite Designer曲轴仿真计算模型
2.4.2 主轴颈最大负荷特性分析
2.4.3 主轴颈平均负荷特性分析
2.5 轻量化曲轴的润滑特性分析
2.5.1 曲轴润滑特性仿真计算模型
2.5.2 主轴颈润滑特性分析
2.5.3 连杆轴颈润滑特性分析
2.6 本章小结
3 DK4-A柴油机轻量化曲轴的受力分析及强度校核计算
3.1 轻量化曲轴的经典受力分析
3.1.1 轻量化曲轴的经典运动学计算分析
3.1.2 轻量化曲轴的经典动力学计算分析
3.2 轻量化曲轴强度校核计算
3.2.1 轻量化曲轴的有限元网格划分
3.2.2 轻量化曲轴的材料属性定义及负载分析
3.2.3 轻量化曲轴的有限元计算边界条件
3.2.4 轻量化曲轴的强度校核结果
3.3 曲轴轻量化设计的优化
3.3.1 曲柄与主轴颈过渡圆角结构的优化
3.3.2 润滑油道的方向及孔口设计
3.3.3 优化后的轻量化曲轴强度校核计算
3.4 本章小结
4 轻量化曲轴的多体动力学分析及疲劳分析
4.1 多体动力学分析基础
4.1.1 多体系统动力学建模原理
4.1.2 Adams多体系统动力学方程
4.2 基于刚柔耦合的多体动力学曲柄连杆机构仿真模型的建立
4.2.1 轻量化曲轴柔性体的生成
4.2.2 曲柄连杆机构的刚柔耦合模型的建立
4.3 基于刚柔耦合的多体动力学仿真分析
4.3.1 活塞运动特性分析
4.3.2 轻量化曲轴连杆轴颈分析
4.3.3 轻量化曲轴柔性体的应力、应变分析
4.3.4 轻量化曲轴的载荷谱输出
4.4 轻量化曲轴疲劳分析
4.4.1 疲劳分析的基本步骤
4.4.2 轻量化曲轴的疲劳寿命预测
4.5 本章小结
5 轻量化曲轴的模态分析
5.1 模态分析理论
5.1.1 计算模态分析理论
5.1.2 试验模态分析理论
5.2 轻量化曲轴的模态试验及分析
5.2.1 计算模态分析
5.2.2 试验模态分析
5.2.3 试验模态与计算模态结果对比分析
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
参考文献
本文编号：3870601
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3870601.html
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