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6M型车用制动空压机曲轴性能分析及优化
| 论文题名： | 6M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;有限元;动静态性能;曲轴性能;汽车制动系统 |
| 摘要： | 制动空压机作为汽车制动系统的元件之一，人们对其工作时的可靠性和安全性要求越来越高，此外，空压机在工作时产生的振动和噪声会影响人们的身心健康，污染环境。而曲轴作为空压机的关键部件，其性能的好坏直接影响着空压机的整机性能。因此，研究曲轴性能对改善空压机的整机性能有着重要意义。本课题的研究对象为6M型车用制动双作用空压机的曲轴，分别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，最后确定了三种优化方案。 主要内容如下: 1)根据车用制动空压机的基本计算参数（曲轴的几何特性、理论排量、输入功率），分析曲柄连杆机构的运动规律，利用MATLAB软件和ADAMS仿真软件，分别仿真得到活塞的位移、速度、加速度的运动规律曲线，并在此基础上展开各个零件的力学计算，由此得到曲轴工作过程中的受力规律及特点。 2)根据车用制动双作用空压机曲柄连杆机构的力学模型，研究曲轴六个转角下的受力情况，利用有限元分析软件ANSYS，通过静态分析得出六种工况下的应力云图和应变云图，并确定应力最大和变形最大的位置及数值，确保曲轴的强度和刚度满足使用要求。通过模态分析求出曲轴前八阶固有频率和振型，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。 3)根据曲轴动静态性能分析，利用有限元分析软件ANSYS WORKBENCH进行曲轴参数化建模，选择主轴颈直径D1、曲柄销直径D2、主轴颈圆角f1、主轴颈圆角f2、曲柄销圆角f3、曲柄销圆角f4为设计变量，以曲轴最大复合应力为优化目标，利用ANSYS WORKBENCH优化模块进行曲轴结构优化，优化方案A使最大复合应力相对初始值减少了27.44％;优化方案B使最大复合应力相对初始值减少了27.96％;优化方案C使最大复合应力相对初始值减少了29.71％。相比较而言，方案C的优化效果最好，实际应用时，优先选择方案C，并以优化后的曲轴所受最大应力进行疲劳寿命计算，得到曲轴的疲劳累积损伤系数为0.0625，疲劳寿命为16年。 |
| 作者： | 屈真真 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 韦尧兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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