發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸減重優(yōu)化設(shè)計(jì)與可靠性分析.pdf

1、汽車結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)對(duì)節(jié)約汽車能耗和保護(hù)環(huán)境具有極其重要的意義，而內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)是研發(fā)人員不懈努力的方向，尤其是運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的減重優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)改善內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)性能及降低內(nèi)燃機(jī)的油耗具有重要意義。在內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，曲軸的減重優(yōu)化設(shè)計(jì)是其他構(gòu)件進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。曲軸被稱作為內(nèi)燃機(jī)的脊梁骨，承受著循環(huán)變化的沖擊載荷并向外輸出動(dòng)力，其結(jié)構(gòu)尺寸決定著內(nèi)燃機(jī)自身的結(jié)構(gòu)尺寸和質(zhì)量，同時(shí)曲軸的強(qiáng)度也影響著內(nèi)燃機(jī)的整機(jī)性能和使用壽命。因此，對(duì)

2、曲軸進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)的同時(shí)還要求曲軸具有良好的潤滑特性、動(dòng)靜態(tài)特性以及足夠的疲勞強(qiáng)度。
　　本文以某機(jī)型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，通過降低曲軸平衡率的方式確定了曲軸的減重優(yōu)化方案；然后對(duì)優(yōu)化方案曲軸和原方案曲軸進(jìn)行軸承的潤滑特性對(duì)比分析，并對(duì)優(yōu)化方案曲軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析，根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)一步對(duì)優(yōu)化方案曲軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)；最后對(duì)改進(jìn)后的曲軸裝配模型進(jìn)行了剛?cè)狁詈隙囿w動(dòng)力學(xué)仿真和疲勞壽命分析，驗(yàn)證了優(yōu)化方案曲軸的可靠性。論文主要研究工作如下：<

3、br>　?、倩谄胶饴视?jì)算原理，利用PROE軟件建立不同平衡率的曲軸方案，應(yīng)用AVL EXCITE多體動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)不同平衡重曲軸方案進(jìn)行一維軸系動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算。分析不同平衡率對(duì)軸承負(fù)荷及固有頻率的影響，根據(jù)分析結(jié)果確定最終減重優(yōu)化方案并對(duì)其進(jìn)行初步的平衡性校核。
　?、诨诹黧w動(dòng)力潤滑理論，應(yīng)用Excite Designer軟件對(duì)第二章中所設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案曲軸和原方案曲軸建立仿真計(jì)算模型，對(duì)比分析它們?cè)诓煌r下軸承的潤滑特性，驗(yàn)證

4、優(yōu)化方案曲軸在曲軸平衡率降低后仍然滿足潤滑性能要求。
　　③根據(jù)動(dòng)力學(xué)計(jì)算公式，得出曲軸運(yùn)動(dòng)過程中的受力情況，利用 ANSYS workbench對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析，計(jì)算曲軸最大受力下的應(yīng)力和位移，根據(jù)靜力分析結(jié)果對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，提高曲軸靜強(qiáng)度。
　　④利用Recurdyn建立曲柄連桿機(jī)構(gòu)的剛?cè)狁詈隙囿w動(dòng)力學(xué)仿真模型，仿真獲得優(yōu)化方案曲軸在運(yùn)動(dòng)過程中的動(dòng)力學(xué)特性和應(yīng)力、應(yīng)變信息，然后利用仿真結(jié)果對(duì)曲軸