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汽车发电机的PSD仿真技术研究

2020-12-10阅读(875)

汽车发电机的PSD仿真技术研究

论文摘要

本文运用虚拟样机技术，以某一型号的发电机为例，对其主要的零部件模型进行了简化研究，分析了其在随机振动工作状态下两外壳的强度，得到了发电机外壳结构设计中强度薄弱的位置，验证了这些建模方式的合理性和可行性，为发电机设计提供了一定的参考价值。首先本文对发电机模型中的定子模型进行了简化。将实际的定子模型进行测绘并对定子绕组做扫频试验，测得其前三阶固有频率。在ANSYS Design Modeler中建立了定子的初始模型，导入ANSYSWorkbench中并进行模态分析，在保证质量和固有频率与实际定子一致的情况下，用ANSYS Workbench对其模型进行了结构优化，得到定子几何尺寸的最优解。最后在Pro/E中建立出定子的最终简化模型。其次本文对发电机模型中的轴承模型进行了简化。将在Pro/E中建立好的轴承模型导入ANSYS Design Modeler中进行模型的前处理。将处理好的模型导入ANSYS中进行静力学仿真分析，求出轴承滚珠的刚度。将得到的刚度用弹簧来模拟后，再对简化的轴承进行仿真分析，得出轴承的变形量。将这一变形量与用赫兹理论计算出的变形量进行比较，比较的结果证明了这一建模方法是可行的。再次对发电机转子、电气元件进行了简化，建立出电动机模型。将发电机转子在主视图方向拷屏，在AUTOCAD中描绘出其外廓，得到转子的外廓尺寸。再根据此尺寸在Pro/E中建立转子的三维简化模型。将电气元件称重，然后将其简化为附着在发电机电盖上的点质量。电动机模型的建立是根据发电机的约束情况，在Pro/E中建立出一个大致的模型。最后对整个发电机系统进行了PSD分析。将上述建立好的各个简化模型在Pro/E中装配好，导入ANSYS Workbench中进行模态分析。再输入测得的随机激励，在ANSYS Workbench中进行PSD分析。将仿真结果与之前美国的仿真结果进行了比较，结果几乎一致。通过对发电机模型的PSD分析，本文提出了用Pro/E和ANSYS联合仿真来优化结构和简化轴承模型的方法，为将来轴承的仿真分析研究提供了一定的依据。整个分析的结果经过厂家的实际应用，得到了其认同，这更证明了整个方案的正确性和可靠性。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题研究的对象及意义
  • 1.2 汽车发电机的发展趋势和方向
  • 1.3 国内发电机基于 CAE 技术的研究情况
  • 1.4 本文的研究内容与技术路线
  • 1.5 本章小结
  • 第2章 汽车发电机仿真分析的理论基础
  • 2.1 有限元理论基础
  • 2.1.1 弹性理论方程
  • 2.1.2 虚功原理
  • 2.1.3 有限元方法的一般步骤
  • 2.2 随机振动分析的理论基础
  • 2.2.1 随机过程的基本概念
  • 2.2.2 随机过程的概率描述
  • 2.2.3 随机过程的自功率谱密度函数
  • 2.2.4 线性系统对单个随机激励的响应
  • 2.3 Pro/E 软件和 ANSYS 软件介绍
  • 2.3.1 Pro/E 的主要特性和功能
  • 2.3.2 ANSYS Workbench 的理论基础及功能
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 基于 Pro/E 和 ANSYS Workbench 的定子建模技术的研究
  • 3.1 优化设计理论
  • 3.2 定子的建模
  • 3.3 定子的优化建模仿真
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 基于 Pro/E 和 ANSYS Workbench 的轴承建模技术的研究
  • 4.1 轴承刚度理论
  • 4.2 用 FEM 计算轴承的刚度
  • 4.2.1 轴承刚度的理论计算
  • 4.2.2 轴承刚度的仿真计算
  • 4.3 轴承简化模型的建立
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 汽车发电机的 PSD 分析
  • 5.1 汽车发电机转子的建模
  • 5.2 汽车发电机电气元件的建模
  • 5.3 汽车发电机整体建模
  • 5.4 汽车发电机在 ANSYS Workbench 中的仿真分析
  • 5.4.1 汽车发电机整体模型的创建
  • 5.4.2 汽车发电机的模态分析
  • 5.4.3 汽车发电机的 PSD 分析
  • 5.5 本章小结
  • 第6章 总结与展望
  • 6.1 本文总结
  • 6.2 本文展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间发表的论文

    • 相关论文文献

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