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汽车发动机飞轮齿圈总成失效研究
| 论文题名： | 汽车发动机飞轮齿圈总成失效研究 |
| 关键词： | 汽车发动机;飞轮总成;过盈配合;失效分析 |
| 摘要： | 飞轮总成是一种具有较大转动惯量的特殊圆盘，储备较高能量用于调节汽车速度波动，是发动机重要的外围构件之一。随着家用小汽车的普及，发动机飞轮的使用量急剧增加。因为飞轮总成的功能是发动机正常工作的必要条件，所以飞轮的安全性得到各界高度关注。本文针对飞轮总成的失效现象，按照失效分析流程系统地进行飞轮总成失效理论分析，得到了失效研究的两大主要方向：飞轮齿圈过盈配合失效和飞轮总成爆裂失效。利用弹性力学相关理论对飞轮齿圈应力进行计算，对相关参数进行数学分析。利用ansys workbench对飞轮总成和飞轮齿圈过盈配合进行有限元模拟分析，最后通过爆裂试验证明理论推导转速是飞轮总成的极限转速。 本研究主要内容包括：⑴根据弹性力极坐标平面问题建立平面基本方程，基于厚壁圆筒模型建立飞轮齿圈过盈配合力学分析模型，得到飞轮齿圈应力计算方法，推导飞轮齿圈在静态和动态下径向位移计算公式，根据变形关系得到两种状态下实际接触压强计算方法。根据飞轮齿圈理论推导公式得到理论解，采用有限元分析得到过盈配合模型的有限元解，通过对比分析两种结果，验证了过盈配合有限元分析方法是合理的，保证了后续分析的可行性。⑵飞轮结构复杂，建立合适的分析模型，利用有限元分析计算得到各组件的应力分布，根据分组分析结果得到了了过盈量、接触面半径、材料参数、飞轮本体空心度、轮缘厚度以及转速等参数对飞轮总成的影响规律，提出了针对过盈配合失效和总成爆裂失效的应对预防措施。选取三种产品进行动态有限元分析得到了总成的极限转速，样件根据不同过盈量分组，在不同转速下进行爆裂试验，试验结果符合有限元分析规律，验证了理论研究的正确性。⑶飞轮齿圈总成有很多种失效形式，本文主要研究齿圈断裂脱落和飞轮整体破裂两种失效分析方法，从过盈配合失效和整体应力失效两个方面入手，得到了飞轮总成减小失效的措施。因此，本文的研究结果对工程设计有一定的指导意义，对工程的前期产品开发具有帮助，减少不必要的方案设计，节约开发成本，有利于企业发展。 |
| 作者： | 向俊 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 宋立权 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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