LSDe-231型車用制動空壓機曲軸性能分析及優(yōu)化.pdf

1、近些年，隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車制動系統(tǒng)主要元件—車用制動空壓機，也隨之迅速發(fā)展起來，安全性好、可靠性高與低振動、低噪聲的空壓機越來越受到人們的重視。曲軸作為空壓機的關(guān)鍵部件，其性能的優(yōu)劣直接影響著空壓機整機性能的好壞。因此，研究分析和改善曲軸的動靜態(tài)性能，對提高空壓機整機性能有著重要的意義。本課題以LSDe-231型車用制動空壓機曲軸為研究對象，對曲軸動靜態(tài)性能做了相應(yīng)的分析，保證曲軸現(xiàn)有設(shè)計滿足使用要求，并在此基礎(chǔ)上，對曲軸進行結(jié)構(gòu)

2、優(yōu)化，提出改進曲軸性能的措施，最終確定兩種優(yōu)化方案。具體內(nèi)容和解決的關(guān)鍵性問題如下:
　　1)首先介紹LSDe-231型車用制動空壓機的組成及工作原理，在此基礎(chǔ)上展開各個零件的動力學(xué)計算，由此得到曲軸工作過程中的受力規(guī)律及特點。
　　2)利用將曲軸面力轉(zhuǎn)化為節(jié)點集中力的方法模擬加載連桿力，使用COMBIN14單元模擬軸承彈性支撐，選取曲軸最大彎矩和最大扭矩兩個時刻為危險工況對曲軸進行靜力分析。查看Von-Mises分布圖，最

3、大復(fù)合應(yīng)力為16.28MPa，出現(xiàn)在主軸頸圓角處;利用Y向位移數(shù)據(jù)求得曲軸最大撓度為y=0.001154mm，最大扭轉(zhuǎn)角為ψ=0.27°/m，分析計算表明曲軸現(xiàn)有靜強度靜剛度均滿足設(shè)計要求。
　　3)利用模態(tài)分析求出了曲軸前十階固有頻率和振型，保證曲軸不會因外激頻率與固有頻率過于接近而發(fā)生共振。利用瞬態(tài)動力響應(yīng)分析求出曲軸一個工作周期內(nèi)應(yīng)力和位移隨時間的變化規(guī)律，并確定了4個危險點的應(yīng)力時間和位移時間曲線，結(jié)果表明，曲軸錐面軸扭轉(zhuǎn)

4、振幅較小，而最大應(yīng)力節(jié)點43應(yīng)力振幅較大，相對容易發(fā)生疲勞失效。
　　4)在ANSYS疲勞分析模塊中對43號節(jié)點進行了疲勞分析，人工儲存43號節(jié)點最大應(yīng)力值和最小應(yīng)力值。分析得到曲軸使用一年的疲勞累積損傷系數(shù)0.0588，曲軸壽命為17年。
　　5)在ANSYS WORKBENCH優(yōu)化模塊中進行曲軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化。以曲軸最大復(fù)合應(yīng)力FESM,MAX和最大總位移FTDM,MAX為優(yōu)化目標(biāo)，優(yōu)化方案一使得FESM,MAX減小10.87