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4G10发动机曲轴动力学及疲劳强度分析
| 论文题名： | 4G10发动机曲轴动力学及疲劳强度分析 |
| 关键词： | 发动机曲轴;柔体动力学分析;曲柄连杆机构;疲劳强度分析;曲轴圆角滚压;多体系统动力学;虚拟样机技术;三维几何模型;模态中性文件;力学响应分析;周期性变化;有限元软件;有限元模型;有限元分析;汽油机曲轴;模态综合法;整机性能;载荷作用;应力状态;研究对象 |
| 摘要： | 随着内燃机的不断强化,曲轴作为受力最复杂的部件,其工作条件也愈加苛刻,在周期性变化的动载荷作用下,其性能优劣将直接影响到发动机的可靠性和寿命。因此,能够较准确地分析曲轴的动力特性、进行强度校核以及疲劳寿命的评估显得极为重要。 本文以4G10汽油机曲轴为主要研究对象,首先用UG对活塞、连杆和曲轴等零件进行了三维几何模型的建立,运用多体系统动力学软件MSC.ADAMS对曲柄连杆机构进行了多刚体动力学仿真,得出了曲柄连杆机构的运动学和动力学规律;随后用MSC.PATRAN建立了曲轴的有限元模型,运用MSC.NASTRAN对其进行了模态分析生成了用于曲柄连杆机构多柔体动力学分析的模态中性文件,运用模态综合法得到了曲轴在实际工况下的应力状态和变形情况,并在MSC.FATIGUE中建立起曲轴的疲劳分析模型,分别对增压前后的曲轴进行了疲劳强度分析,找出了曲轴工作时的危险部位,之后对影响曲轴疲劳强度的相关工艺进行了比较;最后利用非线性有限元软件ABAQUS建立了曲轴圆角滚压的仿真模型,分析了在不同滚压力的作用下曲轴圆角残余应力的分布状态,对圆角滚压工艺参数的选择具有一定的指导意义。 研究结果表明,利用虚拟样机技术,结合有限元分析手段可以完成发动机曲轴的动力学响应分析,并进一步完成疲劳强度的分析,计算结果对于发动机曲轴的改进设计、提高发动机设计水平及整机性能有着重要意义,是既经济又有效的科学手段。 |
| 作者： | 黄晓东 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 杜爱民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 同济大学汽车学院 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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