【摘 要】
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柴油机是最重要的动力输出设备,曲轴轴系是整个柴油机最复杂、最容易损坏的部件之一,对曲轴的优化设计一直柴油机降低噪声和振动的首要任务。本文以四冲程四缸柴油机为研究对
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柴油机是最重要的动力输出设备,曲轴轴系是整个柴油机最复杂、最容易损坏的部件之一,对曲轴的优化设计一直柴油机降低噪声和振动的首要任务。本文以四冲程四缸柴油机为研究对象,以有限元理论和多体动力学为理论基础,CAD软件与CAE软件相结合,有限元通用处理后进行后处理的原则,对柴油机曲轴进行建模仿真,计算出了柴油机曲轴固有频率、振型图和在一个工作循环内的振动特性和润滑特性,具体手段如下:应用三维建模软件Solidworks,根据曲轴的详细尺寸建立三维模型,省去油孔、部分倒角。在Hypermesh中对曲轴进行网格划分,为了方便后期缩减曲轴和轴承的模型,主轴颈、曲柄销采用六面体网格单元划分,曲柄臂采用四面体网格单元,并设置好曲轴材料、弹性模型等相关属性。在ABAQUS中对曲轴进行自由模态分析,求解其在前12阶的固有频率和振型图。在AVL-Excite软件中设置好柴油机曲轴多体动力学模型,施加正确的边界条件,计算出曲轴在一个工作循环内的曲轴、主轴承的受力、位移、速度和加速度大小;并分析出主轴承最小油膜厚度、最大油膜压力和轴心轨迹等反应曲轴润滑的参数,对曲轴设计提供依据。在传统设计大受约束、难以模拟实际工况的背景下,将有限元分析和多体动力学结合研究的手段,能够对柴油机受力最复杂的零件进行分析,大幅度提高了曲轴设计过程中的精度,为以后曲轴设计和校核提供了一定的指导意义。
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