發(fā)動機曲軸減重優(yōu)化設(shè)計與可靠性分析.pdf

1、汽車結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計對節(jié)約汽車能耗和保護環(huán)境具有極其重要的意義，而內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計是研發(fā)人員不懈努力的方向，尤其是運動構(gòu)件的減重優(yōu)化設(shè)計對改善內(nèi)燃機振動性能及降低內(nèi)燃機的油耗具有重要意義。在內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計中，曲軸的減重優(yōu)化設(shè)計是其他構(gòu)件進行輕量化設(shè)計的基礎(chǔ)。曲軸被稱作為內(nèi)燃機的脊梁骨，承受著循環(huán)變化的沖擊載荷并向外輸出動力，其結(jié)構(gòu)尺寸決定著內(nèi)燃機自身的結(jié)構(gòu)尺寸和質(zhì)量，同時曲軸的強度也影響著內(nèi)燃機的整機性能和使用壽命。因此，對

2、曲軸進行輕量化設(shè)計的同時還要求曲軸具有良好的潤滑特性、動靜態(tài)特性以及足夠的疲勞強度。
　　本文以某機型發(fā)動機曲軸為設(shè)計基礎(chǔ)，通過降低曲軸平衡率的方式確定了曲軸的減重優(yōu)化方案；然后對優(yōu)化方案曲軸和原方案曲軸進行軸承的潤滑特性對比分析，并對優(yōu)化方案曲軸進行結(jié)構(gòu)靜力分析，根據(jù)計算結(jié)果進一步對優(yōu)化方案曲軸進行結(jié)構(gòu)改進；最后對改進后的曲軸裝配模型進行了剛?cè)狁詈隙囿w動力學(xué)仿真和疲勞壽命分析，驗證了優(yōu)化方案曲軸的可靠性。論文主要研究工作如下：<

3、br>　?、倩谄胶饴视嬎阍恚肞ROE軟件建立不同平衡率的曲軸方案，應(yīng)用AVL EXCITE多體動力學(xué)軟件對不同平衡重曲軸方案進行一維軸系動力學(xué)仿真計算。分析不同平衡率對軸承負荷及固有頻率的影響，根據(jù)分析結(jié)果確定最終減重優(yōu)化方案并對其進行初步的平衡性校核。
　?、诨诹黧w動力潤滑理論，應(yīng)用Excite Designer軟件對第二章中所設(shè)計的優(yōu)化方案曲軸和原方案曲軸建立仿真計算模型，對比分析它們在不同工況下軸承的潤滑特性，驗證

4、優(yōu)化方案曲軸在曲軸平衡率降低后仍然滿足潤滑性能要求。
　　③根據(jù)動力學(xué)計算公式，得出曲軸運動過程中的受力情況，利用 ANSYS workbench對優(yōu)化方案進行結(jié)構(gòu)靜力分析，計算曲軸最大受力下的應(yīng)力和位移，根據(jù)靜力分析結(jié)果對優(yōu)化方案進行進一步的結(jié)構(gòu)改進，提高曲軸靜強度。
　?、芾肦ecurdyn建立曲柄連桿機構(gòu)的剛?cè)狁詈隙囿w動力學(xué)仿真模型，仿真獲得優(yōu)化方案曲軸在運動過程中的動力學(xué)特性和應(yīng)力、應(yīng)變信息，然后利用仿真結(jié)果對曲軸