6M型車(chē)用制動(dòng)空壓機(jī)曲軸性能分析及優(yōu)化.pdf

1、制動(dòng)空壓機(jī)作為汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的元件之一，人們對(duì)其工作時(shí)的可靠性和安全性要求越來(lái)越高，此外，空壓機(jī)在工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲會(huì)影響人們的身心健康，污染環(huán)境。而曲軸作為空壓機(jī)的關(guān)鍵部件，其性能的好壞直接影響著空壓機(jī)的整機(jī)性能。因此，研究曲軸性能對(duì)改善空壓機(jī)的整機(jī)性能有著重要意義。本課題的研究對(duì)象為6M型車(chē)用制動(dòng)雙作用空壓機(jī)的曲軸，分別對(duì)曲軸動(dòng)靜態(tài)性能做了相應(yīng)的分析，保證曲軸現(xiàn)有設(shè)計(jì)滿足使用要求，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)曲軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提出改進(jìn)曲軸性能

2、的措施，最后確定了三種優(yōu)化方案。
　　主要內(nèi)容如下:
　　1)根據(jù)車(chē)用制動(dòng)空壓機(jī)的基本計(jì)算參數(shù)（曲軸的幾何特性、理論排量、輸入功率），分析曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，利用MATLAB軟件和ADAMS仿真軟件，分別仿真得到活塞的位移、速度、加速度的運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線，并在此基礎(chǔ)上展開(kāi)各個(gè)零件的力學(xué)計(jì)算，由此得到曲軸工作過(guò)程中的受力規(guī)律及特點(diǎn)。
　　2)根據(jù)車(chē)用制動(dòng)雙作用空壓機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的力學(xué)模型，研究曲軸六個(gè)轉(zhuǎn)角下的受力情況，利

3、用有限元分析軟件ANSYS，通過(guò)靜態(tài)分析得出六種工況下的應(yīng)力云圖和應(yīng)變?cè)茍D，并確定應(yīng)力最大和變形最大的位置及數(shù)值，確保曲軸的強(qiáng)度和剛度滿足使用要求。通過(guò)模態(tài)分析求出曲軸前八階固有頻率和振型，保證曲軸不會(huì)因外激頻率與固有頻率過(guò)于接近而發(fā)生共振。
　　3)根據(jù)曲軸動(dòng)靜態(tài)性能分析，利用有限元分析軟件ANSYS WORKBENCH進(jìn)行曲軸參數(shù)化建模，選擇主軸頸直徑D1、曲柄銷(xiāo)直徑D2、主軸頸圓角f1、主軸頸圓角f2、曲柄銷(xiāo)圓角f3、曲柄銷(xiāo)

4、圓角f4為設(shè)計(jì)變量，以曲軸最大復(fù)合應(yīng)力為優(yōu)化目標(biāo)，利用ANSYS WORKBENCH優(yōu)化模塊進(jìn)行曲軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化，優(yōu)化方案A使最大復(fù)合應(yīng)力相對(duì)初始值減少了27.44％;優(yōu)化方案B使最大復(fù)合應(yīng)力相對(duì)初始值減少了27.96％;優(yōu)化方案C使最大復(fù)合應(yīng)力相對(duì)初始值減少了29.71％。相比較而言，方案C的優(yōu)化效果最好，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，優(yōu)先選擇方案C，并以優(yōu)化后的曲軸所受最大應(yīng)力進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算，得到曲軸的疲勞累積損傷系數(shù)為0.0625，疲勞壽命為16年。