双质量飞轮关键零件的疲劳分析与试验

发布时间：2017-09-29 15:04

  本文关键词：双质量飞轮关键零件的疲劳分析与试验

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【摘要】：近年来,可靠性分析广泛应用汽车零部件领域,已经成为了汽车质量保障的重要手段之一。作为在传动系中减振效果最好的产品之一,双质量飞轮广泛用于汽车传动系中,到目前为止,全球累计生产的双质量飞轮已经超过了两亿只。所以针对双质量飞轮关键部件的可靠性分析成为了一项重要工作。本文以项目为支撑,针对双质量飞轮中的关键部件副飞轮和减振法兰盘进行相关的可靠性分析。在本文中,假设副飞轮和摩擦盘之间的工作面所产生的热量都由副飞轮和摩擦盘吸收,在一倍载荷工况下进行连续5次结合分离的温度场分析。在分析中,首先通过Pro-E软件建立其三维实体模型,然后根据副飞轮的工作情况建立其热传导物理模型,并在此基础上采用Hypermesh软件划分网格,在Abaqus软件中建立了副飞轮的有限元模型,并进行有限元模拟计算,得到副飞轮的温度场分布和热应力分布；最后在热冲击试验台上对副飞轮进行热冲击试验,试验验证了有限元模型的正确性；另外针对减振法兰盘进行静态分析和疲劳分析,同样使用Pro-E软件建立了减振法兰盘的三维实体模型,然后通过Hypermesh软件进行网格划分,在划分网格过程中,为了提高计算精度,采用六面体实体网格对减振法兰盘进行网格划分,然后在workbench软件建立其有限元模型,并进行求解；在分析的过程中建立了减振法兰盘和旋转铆钉的接触模型,求解得到减振法兰盘在最大传递扭矩下的应力分布云图；并在此基础上以疲劳分析软件Ncode-Designlife对减振法兰盘进行疲劳分析,在分析过程中采用S-N曲线法疲劳分析方法,得到减振法兰盘的疲劳分析云图,最后在MTS扭转试验台上对双质量飞轮进行耐久试验,验证了疲劳分析的准确性。本文分析主要针对双质量飞轮中副飞轮和减振法兰盘的可靠性分析,主要得到了副飞轮的温度场分布和热应力分布,以及减振法兰盘的静态应力分布云图以及疲劳分布。得到了其危险部位位置,以及危险应力和寿命大小。为减振法兰盘的进一步优化和改进提供了理论依据,缩短了双质量飞轮设计开发周期。
【关键词】：副飞轮 静态分析 疲劳分析 热分析 有限元
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.213
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-25
• 1.1 双质量飞轮的产生和背景16
• 1.2 双质量飞轮的发展及种类16-19
• 1.2.1 双质量飞轮的发展历程17
• 1.2.2 双质量飞轮的种类17-19
• 1.3 双质量飞轮工作原理与构成19-21
• 1.3.1 双质量飞轮的工作原理19-20
• 1.3.2 双质量飞轮的构成20-21
• 1.4 双质量飞轮可靠性研究意义21-23
• 1.4.1 双质量飞轮分析研究现状22
• 1.4.2 可靠性分析研究现状22-23
• 1.5 课题来源和主要研究内容23-24
• 1.6 本文的组织架构24-25
• 第二章 副飞轮热分析25-50
• 2.1 基本传热方式25-27
• 2.1.1 热传导25-26
• 2.1.2 热对流26
• 2.1.3 热辐射26-27
• 2.2 热分析基本方程27-30
• 2.2.1 导热微分方程28-30
• 2.2.2 边界条件30
• 2.3 副飞轮温度场分布研究30-38
• 2.3.1 副飞轮有限元模拟工况及边界条件确定31
• 2.3.2 滑磨功计算31-34
• 2.3.3 摩擦盘与副飞轮之间的热流密度分析34-36
• 2.3.4 副飞轮边界条件确定36-38
• 2.4 副飞轮热分析38-47
• 2.4.1 副飞轮实体模型建立与网格划分38-39
• 2.4.2 副飞轮有限元分析模型建立39-42
• 2.4.3 副飞轮温度场分布42-47
• 2.5 副飞轮热应力分析47-49
• 2.5.1 热应力分析有限元模型47-48
• 2.5.2 副飞轮热应力分析结果48-49
• 2.6 本章小结49-50
• 第三章 减振法兰盘静应力分析50-64
• 3.1 减振法兰盘力学模型50-51
• 3.2 静态力学分析理论基础51-56
• 3.2.1 弹性力学的基本假设51-52
• 3.2.2 弹性力学有关方程52-54
• 3.2.3 弹性力学的问题的解法54
• 3.2.4 接触应力分析基础54-56
• 3.3 减振法兰盘有限元分析56-63
• 3.3.1 模型前处理57
• 3.3.2 三维模型建立和网格划分57-59
• 3.3.3 定义材料属性59-60
• 3.3.4 添加边界条件和接触对60-61
• 3.3.5 模型求解和静强度计算结果61-63
• 3.4 本章小结63-64
• 第四章 减振法兰盘疲劳分析64-73
• 4.1 疲劳寿命分析概述64
• 4.2 疲劳寿命分析方法64-67
• 4.2.1 名义应力法64-65
• 4.2.2 S-N曲线65-66
• 4.2.3 疲劳累积损伤66-67
• 4.3 结构寿命评估的应力分析67-68
• 4.3.1 准静态应力法67-68
• 4.4 结构寿命预测68
• 4.5 减振法兰盘寿命预测68-72
• 4.5.1 Designlife软件介绍69
• 4.5.2 Design软件疲劳分析介绍69-70
• 4.5.3 疲劳分析参数设置70-72
• 4.6 本章小结72-73
• 第五章 零部件可靠性试验及结果分析73-79
• 5.1 副飞轮热冲击试验73-76
• 5.1.1 热冲击试验台简介73-74
• 5.1.2 副飞轮热冲击试验工况74
• 5.1.3 加载盘确定74
• 5.1.4 热冲击试验74-75
• 5.1.5 副飞轮热冲击试验结果及分析75-76
• 5.2 减振法兰盘疲劳耐久试验76-77
• 5.2.1 MTS疲劳试验台简介76
• 5.2.2 减振法兰盘疲劳耐久试验76-77
• 5.2.3 减振法兰盘耐久试验结果与分析77
• 5.3 本章小结77-79
• 第六章 总结与展望79-81
• 参考文献81-84
• 攻读硕士学位期间主要科研工作及成果84

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