本文關鍵詞：柴油機曲軸軸系強度和主軸承潤滑仿真研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 內(nèi)燃機曲軸一軸承系統(tǒng)是內(nèi)燃機的關鍵部件,其摩擦學、動力學性能分析和強度剛度計算是內(nèi)燃機設計必須面臨的問題,直接影響到內(nèi)燃機工作的可靠性和耐久性。然而,長期以來,由于曲軸一軸承系統(tǒng)特殊的結構形式和復雜的受力狀況,理論研究難度較大,其摩擦學性能、動力學行為的分析和強度剛度計算是在各自獨立的領域里分別進行的。實際上,內(nèi)燃機在運轉時,各種機械行為是同時發(fā)生互相影響的。因此,進行曲軸一軸承系統(tǒng)摩擦學、動力學、剛度和強度耦合研究、提高曲軸一軸承系統(tǒng)理論分析的準確性,具有重要的理論意義和現(xiàn)實的應用價值。多體動力學和有限元法的發(fā)展使得較精確地分析曲軸動力學響應問題成為可能。 本文運用有限元法和多體動力學仿真相結合的方法,對CA4D32柴油機曲軸軸系進行動力學分析仿真,其主要研究內(nèi)容為:通過建立合理的柴油機曲軸軸系多體動力學模型,完成一個工作周期內(nèi)的仿真,得到曲軸在實際工作周期內(nèi)所表現(xiàn)出的動力響應特性,然后運用有限元分析軟件對曲軸進行瞬態(tài)動力學分析。 首先針對具體產(chǎn)品結構特點以及后續(xù)的功能分析特點來決定曲軸軸系模型的簡化程度,建立了CA4D32柴油機軸系倆種有限元模型,根據(jù)下文多體動力學模型的需要建立了軸系縮減有限元模型,在此基礎上建立了軸系多體動力學分析模型。然后通過軸系的有限元模態(tài)分析與廠方實驗數(shù)據(jù)結果的對比,論證了軸系有限元模型的合理性。接著通過EXCITE多體動力學仿真,進行了柴油機額定轉速下的正常工況下包括曲柄銷受力、軸系自由端扭轉位移、曲軸位移量、轉速波動等參數(shù)的多體動力學分析,得到曲軸在實際工作周期內(nèi)所表現(xiàn)出的動力響應特性,進一步驗證多體動力學模型的正確性。同時進行軸承載荷分析,得到最小油膜厚度、最大油膜壓力、主軸承軸心軌跡等,對主軸承的潤滑狀況進行分析,得到3#主軸承的潤滑狀況最為惡劣,需要優(yōu)化處理。最后對曲軸進行應力應變分析,并與傳統(tǒng)有限元法比較。計算表明,曲軸的最大應力在其許用應力范圍內(nèi),且變形小,曲軸的剛度足夠。不同時段最大應力均發(fā)生在主軸頸和曲柄臂連接處,因此主軸頸和曲柄臂連接處是結構設計和優(yōu)化的重點。多體動力學結合有限元法的使用為曲軸的精確仿真,創(chuàng)新設計,改型設計及優(yōu)化設計提供了強有力的技術保證。
【關鍵詞】：柴油機軸系 有限元法 多體動力學 強度 軸心軌跡
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TK423
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題背景10-11
• 1.2 內(nèi)外發(fā)展狀況11-14
• 1.2.1 曲軸強度11-13
• 1.2.2 主軸承潤滑13-14
• 1.3 內(nèi)容、方法及意義14-16
• 第2章 理論基礎及軟件介紹16-22
• 2.1 有限元法及ANSYS簡介16-17
• 2.2 多體系統(tǒng)動力學基本原理17-19
• 2.3 AVL-EXCITE軸系多體系統(tǒng)動力學19-21
• 2.4 本章小結21-22
• 第3章 曲軸軸系仿真模型的建立22-44
• 3.1 ANSYS中模型建立22-27
• 3.1.1 單元類型選擇23
• 3.1.2 有限元網(wǎng)格劃分23-24
• 3.1.3 有限元模型建立24-27
• 3.2 縮減有限元模型27-31
• 3.2.1 元子結構法概述28
• 3.2.2 主自由度和主自由度節(jié)點28-29
• 3.2.3 模型和網(wǎng)格控制29-31
• 3.3 多體系統(tǒng)動力學模型31-41
• 3.3.1 軸系全局參數(shù)、載荷31-33
• 3.3.2 ANSYS與AVL-EXCITE間數(shù)據(jù)傳遞33-34
• 3.3.3 彈性體單元34-35
• 3.3.4 非線性連接單元35-39
• 3.3.5 線性阻尼/彈簧的分布39
• 3.3.6 多體動力學模型39-41
• 3.4 恢復有限元模型41-42
• 3.4.1 Pro/E到ANSYS的數(shù)據(jù)傳遞41-42
• 3.4.2 模型單元及網(wǎng)格控制42
• 3.5 本章小結42-44
• 第4章 軸系有限元模態(tài)分析44-51
• 4.1 模態(tài)分析原理介紹44-48
• 4.1.1 運動微分方程45
• 4.1.2 結構模態(tài)分析理論45-47
• 4.1.3 求解結構模態(tài)分析的數(shù)值方法47-48
• 4.2 曲軸自由模態(tài)分析48-49
• 4.3 實驗數(shù)據(jù)與理論值的比較49-50
• 4.4 本章小結50-51
• 第5章 曲軸軸系多體動力學分析51-72
• 5.1 多體動力學結果校驗51-57
• 5.1.1 連桿大端軸承受力分析51-55
• 5.1.2 曲軸節(jié)點的運動學分析55-57
• 5.1.3 軸系扭振分析57
• 5.2 主軸承潤滑分析57-65
• 5.2.1 主軸承受力分析58-60
• 5.2.2 最小油膜厚度分析60-61
• 5.2.3 主軸承最大油膜壓力61-63
• 5.3.4 軸心軌跡分析63-65
• 5.3 曲軸瞬態(tài)動應力分析65-69
• 5.3.1 曲軸動應力恢復結果分析66-67
• 5.3.2 傳統(tǒng)基于有限元法的曲軸強度分析67-69
• 5.4 曲軸強度校核69-71
• 5.4.1 靜強度安全系數(shù)校核70
• 5.4.2 疲勞強度安全系數(shù)校核70-71
• 5.5 本章小結71-72
• 第6章 結論72-75
• 6.1 總結72-73
• 6.2 展望73-75
• 參考文獻75-79
• 致謝79-80
• 研究生履歷80

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 段曉霞;蘇鐵熊;;基于AVL Excite Designer的WD615柴油機曲軸軸承潤滑性能研究[J];內(nèi)燃機;2010年05期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王慶來;柴油機曲軸軸承潤滑狀態(tài)及動態(tài)強度計算研究[D];武漢理工大學;2010年

2 劉興龍;內(nèi)燃機主軸承耦合動力學的潤滑分析[D];山東大學;2011年

  本文關鍵詞：柴油機曲軸軸系強度和主軸承潤滑仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：453066