對汽車進行輕量化設計是實現(xiàn)汽車節(jié)約能源重要措施之一,受到廣大研發(fā)人員的廣泛關注。曲軸作為汽車“心臟”---內(nèi)燃機的重要部件,對其進行結(jié)構(gòu)輕量化設計具有十分重要的意義。本課題對曲軸進行輕量化設計,且從多個方面分析了該輕量化設計方案的可靠性。本課題的研究如下:以DK4-A柴油機曲軸為設計基礎,在保證外形結(jié)構(gòu)尺寸與原柴油機相關配合不變的情況下,對該曲軸進行輕量化設計;基于響應面分析法理論,確定輕量化設計方案,得到的輕量化曲軸質(zhì)量是20.15kg,比原曲軸質(zhì)量減少了2.76kg;搭建曲軸動平衡仿真實驗平臺,得到輕量化曲軸比原曲軸的振動特性更好,消耗的能量更低;基于仿真手段測得輕量化曲軸主軸頸、連桿軸頸的負荷數(shù)據(jù),得到輕量化曲軸主軸頸、連桿軸頸的負荷均比原曲軸要小;運用仿真測得的相關數(shù)據(jù)以及流體潤滑相關知識,得到輕量化曲軸的潤滑特性滿足使用要求;使用Ansys Workbench對輕量化曲軸進行強度分析,并針對其薄弱位置進行部分結(jié)構(gòu)優(yōu)化,得到輕量化曲軸的強度滿足使用要求,且經(jīng)過對其部分結(jié)構(gòu)優(yōu)化后,該曲軸強度增加;基于多體動力學理論,利用Adams對輕量化曲軸的進行動力學分析,得到多體動力學分析結(jié)...

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 輕量化設計的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 輕量化設計
        1.2.2 輕量化設計的國外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 輕量化設計的國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本課題的主要研究內(nèi)容
2 DK4-A柴油機曲軸輕量化設計方案及其初步分析
    2.1 曲軸輕量化設計自變量的約束區(qū)間
        2.1.1 曲軸主軸頸、連桿軸頸的減重設計
        2.1.2 曲軸油孔的減重設計
    2.2 DK4-A柴油機曲軸輕量化設計及建模
        2.2.1 曲軸輕量化結(jié)構(gòu)參數(shù)的響應面分析
        2.2.2 曲軸平衡重的結(jié)構(gòu)設計
        2.2.3 潤滑油道的設計
        2.2.4 輕量化曲軸的幾何建模
    2.3 輕量化曲軸性能評價指標及動平衡仿真校核
        2.3.1 輕量化曲軸性能評價指標
        2.3.2 基于Adams曲軸動平衡仿真試驗
    2.4 輕量化曲軸的主軸頸負荷特性分析
        2.4.1 基于AVL Excite Designer曲軸仿真計算模型
        2.4.2 主軸頸最大負荷特性分析
        2.4.3 主軸頸平均負荷特性分析
    2.5 輕量化曲軸的潤滑特性分析
        2.5.1 曲軸潤滑特性仿真計算模型
        2.5.2 主軸頸潤滑特性分析
        2.5.3 連桿軸頸潤滑特性分析
    2.6 本章小結(jié)
3 DK4-A柴油機輕量化曲軸的受力分析及強度校核計算
    3.1 輕量化曲軸的經(jīng)典受力分析
        3.1.1 輕量化曲軸的經(jīng)典運動學計算分析
        3.1.2 輕量化曲軸的經(jīng)典動力學計算分析
    3.2 輕量化曲軸強度校核計算
        3.2.1 輕量化曲軸的有限元網(wǎng)格劃分
        3.2.2 輕量化曲軸的材料屬性定義及負載分析
        3.2.3 輕量化曲軸的有限元計算邊界條件
        3.2.4 輕量化曲軸的強度校核結(jié)果
    3.3 曲軸輕量化設計的優(yōu)化
        3.3.1 曲柄與主軸頸過渡圓角結(jié)構(gòu)的優(yōu)化
        3.3.2 潤滑油道的方向及孔口設計
        3.3.3 優(yōu)化后的輕量化曲軸強度校核計算
    3.4 本章小結(jié)
4 輕量化曲軸的多體動力學分析及疲勞分析
    4.1 多體動力學分析基礎
        4.1.1 多體系統(tǒng)動力學建模原理
        4.1.2 Adams多體系統(tǒng)動力學方程
    4.2 基于剛?cè)狁詈系亩囿w動力學曲柄連桿機構(gòu)仿真模型的建立
        4.2.1 輕量化曲軸柔性體的生成
        4.2.2 曲柄連桿機構(gòu)的剛?cè)狁詈夏Ｐ偷慕?br>    4.3 基于剛?cè)狁詈系亩囿w動力學仿真分析
        4.3.1 活塞運動特性分析
        4.3.2 輕量化曲軸連桿軸頸分析
        4.3.3 輕量化曲軸柔性體的應力、應變分析
        4.3.4 輕量化曲軸的載荷譜輸出
    4.4 輕量化曲軸疲勞分析
        4.4.1 疲勞分析的基本步驟
        4.4.2 輕量化曲軸的疲勞壽命預測
    4.5 本章小結(jié)
5 輕量化曲軸的模態(tài)分析
    5.1 模態(tài)分析理論
        5.1.1 計算模態(tài)分析理論
        5.1.2 試驗模態(tài)分析理論
    5.2 輕量化曲軸的模態(tài)試驗及分析
        5.2.1 計算模態(tài)分析
        5.2.2 試驗模態(tài)分析
        5.2.3 試驗模態(tài)與計算模態(tài)結(jié)果對比分析
    5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 展望
致謝
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及科研成果
參考文獻



本文編號：3870601