DF7柴油机曲轴设计开发

论文摘要

曲轴是内燃机中主要的运动部件之一。它的尺寸参数在很大程度上决定并影响着内燃机的整体尺寸和重量，内燃机的可靠性和寿命也在很大程度上取决于曲轴的强度。近年来随着对车用柴油机动力性和可靠性的要求不断提高．同时伴随着新的汽车法规的实施，气缸内最大燃烧压力不断提高，曲轴强度和扭振的问题变得更加重要。因此，在进行新机型开发时，必须优化曲轴的结构,对曲轴的扭振和强度进行严格计算分析和安全考核。本文结合东风商用车公司一款中重型柴油机的开发，对其曲轴进行设计开发。首先，本文根据整机开发目标要求，参照相关机型经验确定曲轴基本参数和基本结构，利用DAIL软件对曲轴进行平衡分析，依据平衡分析结果，结合轴承润滑计算结果，确定了曲轴平衡块布置方案和结构。利用PRO/E软件和Hyperworks软件及相关经验公式，确定了当量参数，建立曲轴轴系的多自由度当量系统扭振分析模型；利用MATLAB语言编制的DAIL软件完成轴系自由扭转振动和强迫扭转振动的计算分析；结合台架测试，确定扭振减振器设计方案。最后利用Hyperworks有限元分析软件及DAIL软件进行曲轴应力计算，基于可靠性方法进行了曲轴强度计算和可靠性分析，结合曲轴单品疲劳试验结果进行了验证。计算分析和试验结果表明，曲轴的强度满足整机可靠性要求。通过本课题的完成为以后的曲轴轴系的设计验证建立一套标准化的工作流程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题目的和意义
• 1.2 国内外有关研究状况和技术进展
• 1.2.1 曲轴轴系扭振计算研究状况和技术进展
• 1.2.2 曲轴强度计算研究状况和技术进展
• 1.3 本课题的研究内容和方法
• 第2章 DF7柴油机曲轴的结构设计及平衡计算
• 2.1 曲柄连杆机构的运动与受力分析
• 2.2. 曲轴基本结构参数设计
• 2.2.1 曲轴结构型式和材料
• 2.2.2 曲轴基本尺寸
• 2.2.3 曲轴油道
• 2.2.4 曲轴平衡块布置
• 2.2.5 曲轴前后端结构
• 2.3 曲轴的平衡性分析与平衡块布置
• 2.3.1 平衡块的布置方案和结构设计
• 2.3.2 两种平衡块方案平衡性分析
• 2.3.3 两种平衡块结构曲轴的初步轴承润滑分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 DF7柴油机曲轴扭转振动分析及试验
• 3.1 发动机轴系扭振计算基本原理
• 2.3.1 发动机曲轴轴系扭振模型
• 3.1.2 无阻尼自由振动——固有频率和主振型
• 3.1.3 强迫扭转振动计算
• 3.2 DF7 柴油机曲轴轴系扭振模型的参数确定
• 3.2.1 DF7 柴油机轴系扭振模型
• 3.2.2 转动惯量和扭转刚度
• 3.2.3 阻尼系数
• 3.2.4 扭振减振器的初步结构设计及参数确定
• 3.2.5 轴系扭振的激励力矩
• 3.3 DF7 柴油机曲轴轴系扭振分析
• 3.3.1 无阻尼自由振动
• 3.3.2 有阻尼强迫振动
• 3.3.3 曲柄销上的扭振附加应力
• 3.3.4 飞轮的转速波动
• 3.3.5 曲轴前后端联接可靠性
• 3.4 DF7 柴油机轴系扭振的台架测试及减振器的设计确认
• 3.4.1 轴系扭振的台架性能测试
• 3.4.2 硅油减振器可靠性验证
• 3.5 本章小结
• 第4章 DF7 柴油机曲轴强度及可靠性分析
• 4.1 曲轴工作应力计算
• 4.1.1 曲轴圆角弯曲应力
• 4.1.1.1 曲轴弹性支承变刚度连续梁模型
• 4.1.1.2 曲轴弹性支承变刚度连续梁模型参数
• 4.1.1.3 曲轴弯曲应力计算
• 4.1.2 曲轴扭转应力计算
• 4.1.3 曲轴过渡圆角处 Von.mises 应力的计算
• 4.2 DF7 柴油机曲轴可靠性分析
• 4.2.1 曲轴可靠性分析基本概念
• 4.2.2 DF7 柴油机曲轴可靠性分析
• 4.3 DF7 柴油机曲轴疲劳强度试验
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果