基于數(shù)字樣機技術(shù)的曲軸多體動力學(xué)和有限元分析.pdf

1、發(fā)動機曲軸是發(fā)動機中最重要的部件之一，它承受復(fù)雜、交變的沖擊載荷，是發(fā)動機設(shè)計的重點和難點。傳統(tǒng)設(shè)計、分析方法的簡化難以滿足實際的需要，而多體動力學(xué)和有限元法的發(fā)展使得精確地分析曲軸動力學(xué)響應(yīng)問題成為可能。 本文探討用數(shù)字樣機技術(shù)，通過多體動力學(xué)仿真手段和有限元分析對發(fā)動機曲軸力學(xué)性能進(jìn)行了研究。主要的研究工作概括如下： (1)結(jié)合現(xiàn)代機械設(shè)計的應(yīng)用理論，系統(tǒng)介紹了現(xiàn)代內(nèi)燃機設(shè)計開發(fā)過程的重要技術(shù)--數(shù)字樣機技術(shù)；介紹了

2、應(yīng)用數(shù)字樣機技術(shù)開展曲軸系統(tǒng)動力學(xué)研究的主要流程。 (2)在對曲軸強度的研究中，應(yīng)用ADAMS軟件，建立曲軸連桿和機體模型，進(jìn)行了基于數(shù)字樣機技術(shù)的曲軸系的動力學(xué)分析，模擬了曲軸的實際工作狀況，得到曲軸的主軸頸及連桿軸頸受力情況，從而為進(jìn)一步研究分析曲軸強度奠定了基礎(chǔ)。 (3)應(yīng)用Pro/E軟件建立曲軸的三維實體模型，通過Pro/E與ANSYS的接口將其轉(zhuǎn)換成ANSYS有限元模型，對曲軸進(jìn)行網(wǎng)格劃分和邊界條件的施加，進(jìn)行

3、了基于有限元方法的曲軸靜態(tài)強度分析，分析了曲軸的變形和應(yīng)力狀態(tài)，并完成了曲軸的疲勞強度計算，結(jié)果表明，該曲軸的強度滿足設(shè)計和運行工況的要求。 (4)基于上述有限元模型對曲軸進(jìn)行模態(tài)分析，計算了曲軸前6階自由振動模態(tài)，分析了模態(tài)的振型及固有頻率。通過模態(tài)實驗和有限元計算相結(jié)合的方法來驗證有限元模型的準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)表明，有限元計算模態(tài)結(jié)果與實驗測試結(jié)果吻合較好，表明曲軸有限元模型在一定頻率范圍內(nèi)能較好地表征各自物理模型的動態(tài)特性。曲軸