基于ANSYS Workbench的凸輪機構(gòu)多柔體動力學分析及壽命預估.pdf

1、內(nèi)燃機的凸輪機構(gòu)的摩擦磨損不僅在整機摩擦損失中占有一定比重，影響進排氣節(jié)流損失或泵氣損失，還關(guān)系到整個配氣凸輪機構(gòu)工作的穩(wěn)定性以及使用壽命，進而影響整機的工作可靠性。因此，正確分析凸輪機構(gòu)的摩擦狀況有助于提高配氣凸輪機構(gòu)的整體效率和延長其使用壽命，有助于提高整機機械效率及其可靠性。
　　本文采用以ANSYS Workbench軟件模擬計算的方法對某船用柴油機凸輪機構(gòu)的動力學特性進行了研究，并在此基礎(chǔ)上對其壽命進行了預估，為制定其維

2、修制度提供了重要依據(jù)。
　　首先建立了配氣機構(gòu)的多柔體三維模型，對該配氣機構(gòu)中的凸輪機構(gòu)進行了模態(tài)分析，從而奠定了對其進行動力學瞬態(tài)分析的基礎(chǔ)。隨后本文計算了不同轉(zhuǎn)速下凸輪機構(gòu)在十個工作周期內(nèi)的動力學參數(shù)，并對其工作過程中的動力學特性進行了分析。結(jié)果表明，凸輪面所受的最大應力會隨著轉(zhuǎn)速的增大而顯著增大，并且波動也逐漸增強。在低速工況下會引起凸輪機構(gòu)一定程度的共振，會造成凸輪滾輪接觸面的不穩(wěn)接觸，使得接觸力波動較大，而在中速工況下摩

3、擦狀況較為穩(wěn)定，摩擦力整體趨勢一致，最大應力波動較小。最后，在瞬態(tài)分析的結(jié)果的基礎(chǔ)上，應用DesignLife軟件進行了凸輪面的壽命預期估算。
　　文中對凸輪面的動力學與壽命預估模擬計算的結(jié)果與實際磨損狀況較為吻合。結(jié)果表明，凸輪機構(gòu)在中速工況下具有較長的使用壽命，高速工況下最容易出現(xiàn)疲勞失效的情況，低速工況的共振現(xiàn)象也會對凸輪機構(gòu)的使用壽命有較大的影響。本文還初步研究了不同材料對凸輪面壽命的影響，為凸輪材料的選擇提供合理的依據(jù)。