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LSDe-231型车用制动空压机曲轴性能分析及优化
| 论文题名： | LSDe-231型车用制动空压机曲轴性能分析及优化 |
| 关键词： | 车用制动空压机;曲轴设计;动静态性能;结构优化;受力分析 |
| 摘要： | 近些年，随着汽车行业的发展，汽车制动系统主要元件—车用制动空压机，也随之迅速发展起来，安全性好、可靠性高与低振动、低噪声的空压机越来越受到人们的重视。曲轴作为空压机的关键部件，其性能的优劣直接影响着空压机整机性能的好坏。因此，研究分析和改善曲轴的动静态性能，对提高空压机整机性能有着重要的意义。本课题以LSDe-231型车用制动空压机曲轴为研究对象，对曲轴动静态性能做了相应的分析，保证曲轴现有设计满足使用要求，并在此基础上，对曲轴进行结构优化，提出改进曲轴性能的措施，最终确定两种优化方案。具体内容和解决的关键性问题如下: 1)首先介绍LSDe-231型车用制动空压机的组成及工作原理，在此基础上展开各个零件的动力学计算，由此得到曲轴工作过程中的受力规律及特点。 2)利用将曲轴面力转化为节点集中力的方法模拟加载连杆力，使用COMBIN14单元模拟轴承弹性支撑，选取曲轴最大弯矩和最大扭矩两个时刻为危险工况对曲轴进行静力分析。查看Von-Mises分布图，最大复合应力为16.28MPa，出现在主轴颈圆角处;利用Y向位移数据求得曲轴最大挠度为y=0.001154mm，最大扭转角为ψ=0.27°/m，分析计算表明曲轴现有静强度静刚度均满足设计要求。 3)利用模态分析求出了曲轴前十阶固有频率和振型，保证曲轴不会因外激频率与固有频率过于接近而发生共振。利用瞬态动力响应分析求出曲轴一个工作周期内应力和位移随时间的变化规律，并确定了4个危险点的应力时间和位移时间曲线，结果表明，曲轴锥面轴扭转振幅较小，而最大应力节点43应力振幅较大，相对容易发生疲劳失效。 4)在ANSYS疲劳分析模块中对43号节点进行了疲劳分析，人工储存43号节点最大应力值和最小应力值。分析得到曲轴使用一年的疲劳累积损伤系数0.0588，曲轴寿命为17年。 5)在ANSYS WORKBENCH优化模块中进行曲轴结构优化。以曲轴最大复合应力FESM,MAX和最大总位移FTDM,MAX为优化目标，优化方案一使得FESM,MAX减小10.87％，FTDM,MAX减小11.25％，优化方案二使得FESM,MAX减小25.74％，FTDM,MAX减小6.13％。 |
| 作者： | 缴文会 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 张洪生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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