4V-105柴油机曲轴仿真及可靠性研究

论文摘要

本文是研发中的4V-105柴油机项目下的一个课题,通过在计算机内建立4V-105柴油机曲轴连杆机构精确的虚拟模型和数学模型并把曲轴进行弹性体网格化处理后,再进行动力学、运动学的仿真模拟,验证了设计的曲轴连杆机构没有发生干涉现象,获得了继续深入研究该机型曲轴连杆机构在工作过程中的运动规律和受力情况的数据,根据仿真运行得到的结果对曲轴的设计强度进行了研究;通过对曲轴进行疲劳试验,由电测结果得知:曲轴的额定载荷远低于最小疲劳强度,正常情况下破坏概率为零,具有足够的疲劳强度储备,研发的4V-105柴油机曲轴是可靠的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题概述
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题背景
• 1.2 相关领域研究综述
• 1.2.1 现代设计理论和方法在汽车发动机开发中的应用
• 1.3 国内外对仿真的研究现状
• 1.3.1 仿真技术存在的问题
• 1.3.2 机械系统动力学分析与仿真的发展方向及前沿
• 1.3.3 仿真采用的工具、方法
• 1.4 本课题主要研究的内容
• 1.4.1 课题研究的目的意义和主要内容
• 第2章 4V-105 柴油机曲轴连杆机构的数学模型
• 2.1 引言
• 2.2 曲轴连杆机构运动学与动力学分析
• 2.2.1 曲轴连杆机构运动学分析
• 2.2.2 曲轴连杆机构的动力学分析
• 2.3 曲轴连杆机构简化后的受力分析
• 2.3.1 曲轴连杆机构运动部件的质量换算
• 2.3.2 简化机构受力分析
• 第3章 4V-105 柴油机的建模与仿真
• 3.1 引言
• 3.2 多体动力学理论
• 3.2.1 多刚体系统模型定义
• 3.2.2 计算方法
• 3.3 ADAMS 软件介绍
• 3.4 机构建模
• 3.4.1 生成曲轴连杆机构的多体系统
• 3.4.2 施加约束及主动载荷
• 3.4.3 建立动力学方程
• 3.4.4 ADAMS/Flex 模块简介
• 3.4.5 曲轴的弹性体处理
• 3.5 机构仿真
• 第4章 额定工况下曲轴的可靠性分析
• 4.1 可靠性的基本概念
• 4.1.1 可靠性的认识
• 4.1.2 疲劳可靠性分析
• 4.1.3 疲劳可靠性设计方法
• 4.2 柴油机曲轴可靠性问题的特点及研究现状
• 4.2.1 机械疲劳可靠性研究的热点和未来发展方向
• 4.3 可靠性的概念
• 4.3.1 可靠性的基本定义
• 4.3.2 可靠性的统计指标
• 4.3.3 可靠性理论中常用的概率分布
• 4.4 机械可靠性设计和可靠度计算
• 4.4.1 概述
• 4.4.2 应力呈正态分布而强度呈威布尔分布时的可靠度计算
• 4.5 柴油机曲轴强度验证
• 4.5.1 曲轴主轴颈的强度验证
• 4.5.2 连杆轴颈的强度验证
• 4.5.3 曲柄的强度验证
• 4.6 电测试验
• 4.6.1 简介
• 4.6.2 额定工况下的电测结果
• 4.6.3 连杆轴颈疲劳强度的分布规律
• 4.7 可靠性分析
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 附录 A 攻读学位期间发表论文
• 致谢