內(nèi)燃機曲軸活塞系統(tǒng)動態(tài)特性分析及結(jié)構(gòu)強化設計研究.pdf

1、本文以車用柴油機為研究對象，對其曲柄連桿機構(gòu)的動力學特性進行了分析，在此基礎上對曲軸進行了強度分析和改進，并優(yōu)化了活塞對氣缸套的動態(tài)敲擊性能。
　　 分別運用傳統(tǒng)當量化方法和有限元技術(shù)計算分析了曲軸軸系的扭轉(zhuǎn)振動特性，結(jié)果表明傳統(tǒng)當量化方法是計算曲軸軸系扭振的有效方法，并且能夠?qū)栌蜏p振器參數(shù)進行優(yōu)化設計。從優(yōu)化結(jié)果可知，硅油減振器阻尼在一定范圍內(nèi)對減振器的性能影響較小，而改變減振器的轉(zhuǎn)動慣量能有效改善減振器的工作性能。在充分考

2、慮曲軸的彈性體變形和摩擦阻尼的情況下，有限元技術(shù)使用多體動力學方法計算曲軸軸系的扭振，其結(jié)果相對準確。曲軸扭振試驗驗證了上述兩種方法的準確性。
　　 運用半自動拓撲方法劃分曲軸六面體單元網(wǎng)格，做出精細曲軸有限元模型。在動力學仿真的基礎上計算了曲軸動態(tài)應力。在諧振式彎曲疲勞試驗臺上進行了曲軸彎曲疲勞試驗，通過仿真試驗過程，獲取準確的疲勞計算參數(shù)。在考慮彎扭耦合作用下對曲軸進行多軸疲勞壽命計算，并對曲軸結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化。結(jié)果表明子模型

3、法可以有效優(yōu)化曲軸圓角結(jié)構(gòu)，提高曲軸疲勞強度。另外更換疲勞性能更好的曲軸原材料，曲軸的疲勞可靠性也可以得到較大提升。對于鉆孔深度誤差產(chǎn)生的曲軸后端斷裂事故，詳細分析了其破壞原因。
　　 采用仿真計算和試驗相結(jié)合的方法，獲取了活塞的冷熱態(tài)型面以及活塞體徑向剛度等邊界條件。通過調(diào)整活塞銷偏置、配缸間隙和優(yōu)化活塞裙部型線來提高活塞的二階運動性能，結(jié)果表明原有的中凸桶形裙部型線能夠保證良好的活塞運動特性。通過對比有無活塞對缸套的動態(tài)敲擊