發(fā)動機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)仿真研究.pdf

1、隨著車輛高速化和輕量化要求的不斷提高，對發(fā)動機的功率、體積和重量的要求也不斷提高。目前，發(fā)動機的設(shè)計日益向著提高效率、增加可靠性、減輕重量、降低燃油消耗率以及降低排放等方向發(fā)展，其強化指標(biāo)不斷提高，導(dǎo)致零部件工作條件惡化，經(jīng)常出現(xiàn)疲勞破壞等問題，嚴(yán)重影響發(fā)動機工作的可靠性，已成為社會和生產(chǎn)企業(yè)面臨的嚴(yán)峻問題。并且由于疲勞破壞的產(chǎn)生具有隱蔽性和突然性，往往沒有很明顯的征兆，易造成巨大的損失。因此開展發(fā)動機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)分析的研究，及時發(fā)

2、現(xiàn)發(fā)動機主要結(jié)構(gòu)件的強度問題和疲勞問題，對于提高發(fā)動機工作的可靠性具有重要意義。
　　 本文以某單缸大排量發(fā)動機為研究對象，結(jié)合發(fā)動機的結(jié)構(gòu)組成和工作特點，綜合考慮計算精度和求解時間這個建模的根本問題，建立了發(fā)動機機體組件、曲柄連桿機構(gòu)、平衡軸和動力總成懸置系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)分析有限元模型，進行了發(fā)動機多轉(zhuǎn)速工況的瞬態(tài)響應(yīng)仿真分析，計算了發(fā)動機主要零件在這些工況下的動態(tài)應(yīng)力和疲勞壽命，并找到了該發(fā)動機的結(jié)構(gòu)強度薄弱環(huán)節(jié)，提出了有效的

3、改進措施。整篇論文的研究工作和成績歸納如下：
　　 ①論文以滾動軸承及其軸承座的瞬態(tài)有限元仿真為例，重點研究了發(fā)動機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)瞬態(tài)有限元分析中，各零件之間動態(tài)結(jié)合部與靜態(tài)結(jié)合部的有效處理方法，為進行整機的動態(tài)仿真奠定了基礎(chǔ)；
　　 ②論文針對發(fā)動機機體整機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零件眾多的具體情況，從平衡計算時間與計算精度矛盾的角度出發(fā)，在確保計算精度的情況下，根據(jù)各零件的工作原理與受力情況，對各重要的結(jié)構(gòu)零件與部位進行了詳細處理、對次

4、要的部位進行了適當(dāng)?shù)暮喕幚恚侠斫⒘烁髁慵g的連接關(guān)系、接觸關(guān)系、運動關(guān)系，最后得到整機的有限元瞬態(tài)分析有限元模型；
　　 ③論文還針對機體組件為發(fā)動機的骨架和核心部件，建立了機體組件模態(tài)分析的有限元模型，對其進行了自由模態(tài)和約束模態(tài)分析，得到了機體組件在自由和約束條件下的固有頻率和振型。同時分析了機體組件的模態(tài)特征和振型特點，確定了機體的薄弱區(qū)域，為后續(xù)的瞬態(tài)響應(yīng)分析和疲勞壽命分析提供了一定的指導(dǎo)。
　　 ④在考

5、慮發(fā)動機機體組件、曲柄連桿機構(gòu)、平衡軸和動力總成懸置系統(tǒng)等相互作用的前提下，并根據(jù)發(fā)動機的各種工況確定了載荷和邊界條件，對發(fā)動機進行了六種工況、每種工況下含五個工作循環(huán)時間的瞬態(tài)響應(yīng)分析，得到了各零部件的動態(tài)應(yīng)力分布情況；
　　 ⑤在發(fā)動機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)分析的基礎(chǔ)上，對發(fā)動機典型零部件進行了疲勞壽命分析，得到了各零部件在發(fā)動機不同轉(zhuǎn)速工況時的疲勞壽命情況；
　　 ⑥根據(jù)瞬態(tài)響應(yīng)及其疲勞壽命分析的結(jié)果，針對發(fā)動機中在結(jié)構(gòu)