涡轮增压器动态特性研究和结构优化

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涡轮增压器是通过吸收废气能量做功继而为发动机提供增压空气的机械装置。随着涡轮增压技术的应用越来越广泛,厂家和终端用户对增压器的可靠性提出了更高的要求,其中减少振动失效是产品设计的重要考核因素之一。本论文以某型电控可变截面涡轮增压器为对象,通过研究增压器结构动力学特性和优化设计,以提高整机的结构刚度和低阶固有频率,避免因发动机激励引发共振为目标开展研究,主要的研究内容与结论如下:1.利用数值计算的方法,对目标增压器进行模态分析,掌握整机的固有频率,主振型等结构的动力学特性参数,找出结构的优化方向。2.本文先后对铸铁材料的背板,整体式背板设计中间体,以及电控执行器的支架等结构进行了优化和模态分析,经与原机的动力学性能比较后,表明优化后的增压器整体的低阶模态频率得到了显著提高。3.对优化方案的增压器样件进行扫频试验,得到一阶固有频率和振型的实验值,经与数值计算结果比较后,表明数值计算对于一阶固有频率的预测比较准确,并验证了优化方案能够满足预期设计要求,大大降低了因发动机激振导致共振的可能性。本研究的成果和方法已成功地应用于解决实际工程问题,并为涡轮增压器产品的应用开发提供了思路。
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