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原文传递发动机结构系统瞬态响应仿真研究

论文题名：	发动机结构系统瞬态响应仿真研究
关键词：	瞬态响应分析;疲劳分析;发动机结构;燃油消耗率;动态仿真
摘要：	随着车辆高速化和轻量化要求的不断提高，对发动机的功率、体积和重量的要求也不断提高。目前，发动机的设计日益向着提高效率、增加可靠性、减轻重量、降低燃油消耗率以及降低排放等方向发展，其强化指标不断提高，导致零部件工作条件恶化，经常出现疲劳破坏等问题，严重影响发动机工作的可靠性，已成为社会和生产企业面临的严峻问题。并且由于疲劳破坏的产生具有隐蔽性和突然性，往往没有很明显的征兆，易造成巨大的损失。因此开展发动机结构系统瞬态响应分析的研究，及时发现发动机主要结构件的强度问题和疲劳问题，对于提高发动机工作的可靠性具有重要意义。　　本文以某单缸大排量发动机为研究对象，结合发动机的结构组成和工作特点，综合考虑计算精度和求解时间这个建模的根本问题，建立了发动机机体组件、曲柄连杆机构、平衡轴和动力总成悬置系统的瞬态响应分析有限元模型，进行了发动机多转速工况的瞬态响应仿真分析，计算了发动机主要零件在这些工况下的动态应力和疲劳寿命，并找到了该发动机的结构强度薄弱环节，提出了有效的改进措施。整篇论文的研究工作和成绩归纳如下：　　 ①论文以滚动轴承及其轴承座的瞬态有限元仿真为例，重点研究了发动机结构系统瞬态有限元分析中，各零件之间动态结合部与静态结合部的有效处理方法，为进行整机的动态仿真奠定了基础；　　 ②论文针对发动机机体整机结构复杂、零件众多的具体情况，从平衡计算时间与计算精度矛盾的角度出发，在确保计算精度的情况下，根据各零件的工作原理与受力情况，对各重要的结构零件与部位进行了详细处理、对次要的部位进行了适当的简化处理，合理建立了各零件之间的连接关系、接触关系、运动关系，最后得到整机的有限元瞬态分析有限元模型；　　 ③论文还针对机体组件为发动机的骨架和核心部件，建立了机体组件模态分析的有限元模型，对其进行了自由模态和约束模态分析，得到了机体组件在自由和约束条件下的固有频率和振型。同时分析了机体组件的模态特征和振型特点，确定了机体的薄弱区域，为后续的瞬态响应分析和疲劳寿命分析提供了一定的指导。　　 ④在考虑发动机机体组件、曲柄连杆机构、平衡轴和动力总成悬置系统等相互作用的前提下，并根据发动机的各种工况确定了载荷和边界条件，对发动机进行了六种工况、每种工况下含五个工作循环时间的瞬态响应分析，得到了各零部件的动态应力分布情况；　　 ⑤在发动机结构系统瞬态响应分析的基础上，对发动机典型零部件进行了疲劳寿命分析，得到了各零部件在发动机不同转速工况时的疲劳寿命情况；　　 ⑥根据瞬态响应及其疲劳寿命分析的结果，针对发动机中在结构强度方面存在问题的零部件，提出有针对性的改进建议，并通过再分析验证改进方案的可行性。
作者：	叶玉喜
专业：	车辆工程
导师：	胡玉梅
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文