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基于多体动力学的某型船用柴油机气门疲劳寿命研究
| 论文题名： | 基于多体动力学的某型船用柴油机气门疲劳寿命研究 |
| 关键词： | 船用柴油机;有限元分析;多体动力学;疲劳寿命;气门 |
| 摘要： | 气门-气门座是柴油机配气机构的一对重要摩擦副，其磨损和疲劳断裂问题是影响发动机经济性、动力性和可靠性的重要因素之一。由于气门，尤其是排气门在交变的冲击载荷、高温和燃烧气氛等恶劣环境中工作，致使气门失效及动力性能下降等现象日益严重。因此，开展柴油机气门组动力学与磨损研究对提高柴油机可靠性及动力性有着重要意义。 本文以某型船用柴油机为研究对象，依据有限元分析理论建立了进排气门的多柔体动力学模型。使用ANSYS软件进行进气门在不同转速和偏置落座情况下的动力学计算，结果表明：缸压最大时气门应力出现峰值，转速高时气门落座冲击力较大，但是总体上落座时应力较小；偏置落座会造成气门杆部弯曲产生较大应力。排气门工作时温度较高，对排气门进行热机耦合应力计算，与进气门应力情况对比发现受到缸内气体挤压时排气门受到的应力是进气门的两倍左右，气门开启和关闭的过程中排气门杆所受应力小于进气门，落座冲击应力整体较小。 在动力学分析的基础上，结合疲劳寿命分析理论利用Designlife软件进行了疲劳寿命的计算，计算表明容易发生疲劳问题的部分集中在气门头部，疲劳热点的分布状况也解释了实际使用中气门裂纹的产生原因，计算得到的进气门疲劳寿命是排气门的两倍左右，同时还表明材料极限抗拉强度对寿命影响很大。 本文进行了气门弹簧的模态计算和动力学计算。模态计算表明弹簧在工作过程中不会产生共振现象，动力学计算发现弹簧出现轻微的震颤现象，弹簧工作时能提供气门正常运行所需要的弹力，弹簧强度满足设计要求。 本文使用多柔体动力学计算气门力学性能的方法对气门动力学研究有一定的借鉴意义，疲劳寿命计算结果对本柴油机的维护起到了指导作用。 |
| 作者： | 陶海 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 郎静 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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