某船用柴油机发电机支架系统仿真计算分析

基于Hypermesh前处理软件,利用ABAQUS结构仿真软件对某船用柴油机发电机支架进行模态、强度以及面压滑移计算,且利用FEMFAT疲劳分析软件对支架进行了疲劳计算分析。计算结果显示,发电机支架系统一阶模态高于发动机最高空车转速对应激励频率的1.2倍,避开了柴油机工作时的共振风险,模态满足设计要求。发电机支架在六向冲击载荷工况下,产生的Mises应力最大值低于对应材料的屈服强度极限,强度满足设计要求。支架与飞轮壳间面压连续,滑移小,发电机支架高周疲劳安全系数最小值高于限值1.1,面压、滑移及疲劳均满足设计要求。通过CAE软件的仿真分析,为结构设计的合理性提供了必要的指导和依据,有效地提高了设计质量,缩短了研发时间。     

某型航空发动机高温总压探针模态分析及强度校核

安装于被试航空发动机内涵高温区的探针的可靠性直接关系被试发动机安全,设计高温总压探针时对其进行模态分析及强度校核十分必要。依据总压探针在被试发动机上的安装接口及内部结构,设计了探针的三维模型,根据大量试验数据统计,得出探针工作的温度范围、对应被试发动机工作状态和探针受到的激励功率谱密度,并通过ANSYS计算总压探针在各个温度下的模态和等效应力,以确定其避开发动机对应转速的激励,并进行强度校核。计算结果表明,该总压探针模态及强度满足使用要求,为探针的设计及装机使用提供依据。     

车用动力总成模态优化研究

针对某车用动力总成试验过程中发动机和变速器结合面渗油的情况,运用有限元模态分析和试验模态分析相结合的方法,研究动力总成的固有模态。结果表明,动力总成一阶模态只有176.1Hz,低于发动机最高转速下的点火激励频率,存在发动机运转过程中在某个转速点产生共振的风险。经过有限元模态分析一阶模态阵型,显示薄弱位置在缸体、油底壳与变速器的结合面处;通过对缸体和油底壳增加加强筋进行优化,使动力总成的一阶模态提高到240.2Hz,比优化前提升了36.4%,二阶模态也提升了22.5%。优化后的动力总成试验模态分析结果表明:该方案提高了动力总成固有模态。     

某柴油机油底壳振动分析与优化研究

针对某柴油机油底壳振动过大的问题,通过仿真分析与试验测试相结合的强迫振动分析方法,以降低油底壳在工作过程中的振动加速度值。首先进行了整机模态测试、整机有限元模态计算及上述两者的标定,分析后得到了可靠的油底壳仿真模型;其次在柴油机最大扭矩工况下对油底壳进行了有限元强迫振动分析,并完成了振动加速度仿真结果与测试结果的标定分析;最后由仿真结果得到了油底壳底部振动加速度较大的位置,并对其进行了针对性优化分析。研究结果表明:在控制成本的前提下,通过增加油底壳边缘的厚度和某位置的加筋,提高了油底壳的结构刚度,使优化后的油底壳后端最大Y向振动加速度从85.0 m/s~2减少到75.3 m/s~2,降幅达到12.8%,有效地降低了柴油机工作时油底壳的振动。     

基于模态分析的油底壳结构设计及优化

汽车发动机噪声辐射主要来源于"薄壁结构"。油底壳作为发动机上的典型薄壁零件,安装在曲轴箱底部,发动机曲轴系的激励通过曲轴箱,在机体下部对油底壳产生振动冲击的作用,而油底壳的刚度相对较小且平面面积大,其表面将产生剧烈的振动,且振动频率主要集中在中低频段,对外产生较大的辐射噪声,并引起客户抱怨。开发前期无整车资源与油底壳做实际的匹配验证,新设计油底壳时受形状结构的影响有振动噪声过大、结构强度过低的风险。所以,为降低产品开发风险,减少样件试制数量与轮次而减少试制费用,需利用CAE手段对油底壳进行振动噪声性能进行分析并试验验证,从而指导油底壳设计、改进与优化。     

基于ANSYS与ADAMS/Car联合仿真的轿车副车架结构分析

以制动工况为例,利用ANSYS与ADAMS/Car联合仿真的方法对某轿车副车架进行结构强度计算和模态分析。静力计算结果与材料许用强度的分析以及模态频率与激振频率的分析表明:采用联合仿真的方法可以快速有效的验证副车架的强度及动态性能是否满足使用要求。该方法可为缩短副车架开发周期及相关改进设计提供参考。     

往复压缩机曲轴变工况条件下有限元分析

在往复天然气压缩机工作过程热力和动力计算的基础上,本文利用有限元法对压缩机的曲轴进行了应力分析与模态分析。以某天然气压缩机为对象进行了三维建模,在变工况的运行条件下研究了曲轴的应力和变形状态,数值分析了曲轴在交变载荷下的静强度和疲劳强度,指出其运行的危险边界工况,并对曲轴进行了模态分析,得到了自由振动模态振型与频率,在变转速的条件下,激振力频率有效避开固有频率。本文的研究结果可为同类压缩机曲轴的设计提供参考。     

起动电机模态特性试验分析

针对汽车厂提出的起动电机在发动机整机振动激励下不能出现共振的要求,分别利用振动台正弦激振和力锤冲击激振,对该型起动电机进行了振动模态特性试验分析,求得起动电机在安装状态下最低固有频率为528.31Hz,满足固有频率高于整机振动激励频率2.5倍的要求。起动电机在实车状态下的振动测试表明,在该发动机转速范围内,发动机的整机振动不会激起起动电机的共振。配置了上述发动机和起动电机的轿车,已大批量上市约两年,起动电机至今也未发生因异常振动导致的故障。     

高速列车齿轮箱箱体在位模态识别

通过台架试验识别出高速列车齿轮箱装配状态下箱体的模态参数。试验中齿轮箱装配于实际的轮对系统并且模拟齿轮箱在转向架构架上的实际约束。采用多频带平稳随机激励,运用Poly MAX方法完成齿轮箱箱体前六阶模态参数(包括模态频率、阻尼比、振型)的识别,对比试验结果与仿真计算,两者相一致,表明参数识别可靠。对于模态参数识别过程中出现的虚假模态,通过在不同激励点的锤击试验获得轴、齿轮箱、轴箱等部件的响应,分析轴-齿轮箱、轴箱-齿轮箱、轴-轴箱等子系统之间的传递函数,确定虚假模态主要振动来源并探究车轴、轴箱等零部件对台架试验中齿轮箱箱体振动响应的影响。采用连续小波变换和奇异值分解相结合的方法弱化能量值较低的虚假模态,进一步提高箱体在位模态参数识别的准确性。     

汽车驱动桥壳性能仿真分析及其改进

针对某汽车驱动桥壳强度性能、模态性能和刚度性能难以获取的问题,基于驱动桥壳强度分析原理模型,采用有限元方法对该驱动桥壳进行有限元建模,根据实际工况对驱动桥壳进行约束和加载,其分析结果表明在垂向跳动工况时,驱动桥壳的最大应力超过其材料屈服,位于桥壳与板簧支座的焊缝连接处,不满足设计要求。通过将驱动桥壳厚度增厚,同时增大桥壳的过渡圆弧半径,改进之后驱动桥壳的最大应力有所降低并且小于材料许用应力,满足强度性能要求。模态分析结果表明,驱动桥壳的前三阶约束频率均大于发动机怠速频率,能够避免发生共振风险,满足模态性能要求。刚度分析结果表明,驱动桥壳的垂向每米轮距最大位移小于国家规范要求值,满足刚度性能要求。因此改进之后的驱动桥壳能够同时满足强度、模态和刚度性能要求。     

基于模态分析的某型飞机液压管路故障诊断

 针对某型飞机液压管路吸油模块与扩口式直角接头连接处螺纹损坏，接头脱出，导致液压系统漏油的故障，建立了管道有限元动力学模型，进行了管道模态仿真分析。发现故障管道出现了导致管道故障的危险模态，该阶模态频率范围正好在发动机的工作转速范围内，在发动机振动频率的激励下，激发该阶模态振动，引起管道共振，产生很大的作用力，导致连接螺纹损坏和接头脱出，从而形成故障。基于模态分析方法，对该管道进行了改进，有效地避免了该阶模态的出现。实际的飞机管路系统的改进效果表明了分析方法的正确性。     

一种可视化接油盘的设计与应用

现代企业自动化流水线设备中,少不了自动输送设备,常见的输送设备都需通过电机减速机驱动。减速机使用中需要润滑油润滑,并需要安装接油盘。但是现有普通接油盘,在减速机发生轻微漏油,漏油量不大,油未流到盘内的情况下,会观察不到漏油情况,造成漏检。基于此,针对现有接油盘存在的问题,可以设计一款新型的可视接油盘,该接油盘可以轻松观察到减速机漏油的情况,从而从根本上消除可能存在的漏检风险。同时,该接油盘也广泛适用于各类内燃机设备。     

基于多目标形貌优化方法的低噪声油底壳研究

为了有效降低油底壳的辐射噪声，在设计阶段对初始油底壳的振动噪声水平进行了预测和评估，据此提出了以下结构优化方案：结合模态试验技术建立准确的初始油底壳辐射噪声预测数值模型，根据噪声预测结果，识别出对油底壳整体辐射噪声贡献度较大的峰值频率;结合油底壳自身固有频率，以降低油底壳整体辐射噪声为总目标，以降低预测噪声频谱中各主要峰值频率成分为子目标，建立多目标优化函数，进行油底壳结构形貌优化设计。结果表明,优化前整体噪声声压级为100.23 dB,在合理布置板材冲压加强筋后，整体噪声降低了2.79dB。此优化方案减少了单目标形貌优化“设计-试验-改进设计”的重复性和主观性，降低了产品设计的成本，缩短了产品开发周期。     

基于HyperWorks的发动机油底壳优化设计

油底壳是发动机表面辐射噪声的主要来源之一。利用HyperWorks软件,对发动机油底壳进行两种方式的优化,并比较其结果。通过对油底壳优化,提高了它的固有频率,减少其振动,从而避开了其与发动机之间的共振,为低噪声发动机的设计打下了基础。     

Non-linear torsional vibration characteristics of an internal combustion engine crankshaft assembly

Crankshaft assembly failure is one of the main factors that affects the reliability and service life of engines.The linear lumped mass method,which has been universally applied to the dynamic modeling of engine crankshaft assembly,reveals obvious simulation errors.The nonlinear dynamic characteristics of a crankshaft assembly are instructionally significant to the improvement of modeling correctness.In this paper,a general expression for the non-constant inertia of a crankshaft assembly is derived based on the instantaneous kinetic energy equivalence method.The nonlinear dynamic equations of a multi-cylinder crankshaft assembly are established using the Lagrange rule considering nonlinear factors such as the non-constant inertia of reciprocating components and the structural damping of shaft segments.The natural frequency and mode shapes of a crankshaft assembly are investigated employing the eigenvector method.The forced vibration response of a diesel engine crankshaft assembly taking into account the non-constant inertia is studied using the numerical integral method.The simulation results are compared with a lumped mass model and a detailed model using the system matrix method.Results of non-linear torsional vibration analysis indicate that the additional excitation torque created by non-constant inertia activates the 2nd order rolling vibration,and the additional damping torque resulting from the non-constant inertia is the main nonlinear factor.The increased torsional angular displacement evoked by the high order excitation torque relates to the non-constant inertia.This research project is aimed at improving nonlinear dynamics theory,and the confirmed nonlinear parameters can be used for the structure design of a crankshaft assembly.     

柴油机噪声测试与分析系统的开发及应用

基于近场声全息(NAH)技术及空间快速傅里叶变换(FFT)算法,利用虚拟仪器软件Labview开发了柴油机噪声测试与分析系统;对系统中的数据采集模块、NAH模块、仿真程式模块进行了分析;通过已知声源进行仿真模型校正,该系统具有对噪声进行频域分析及识别的功能。该文以直列四缸涡轮增压柴油机为测试对象,在次推力侧主要对1800r/min、3000r/min两转速工况进行了测试及声压级分析;对主推力侧、发动机前端寻找最大声压级。结果表明:系统仿真时能准确识别已知声源信号;1800r/min工况下,噪声幅值较大区域主要有:油底壳、带轮端、发电机与带轮端相接处等。3000r/min工况下,在气缸盖罩、带轮端、下缸体等位置产生了较大噪声;主推力侧、发动机前端都在高转速3600r/min,1410-2820Hz频段内出现最大声压级。     

Model-based diagnosis of large diesel engines based on angular speed variations of the crankshaft

This work aims at monitoring large diesel engines by analyzing the crankshaft angular speed variations. It focuses on a powerful 20-cylinder diesel engine with crankshaft natural frequencies within the operating speed range. First, the angular speed variations are modeled at the crankshaft free end. This includes modeling both the crankshaft dynamical behavior and the excitation torques. As the engine is very large, the first crankshaft torsional modes are in the low frequency range. A model with the assumption of a flexible crankshaft is required. The excitation torques depend on the in-cylinder pressure curve. The latter is modeled with a phenomenological model. Mechanical and combustion parameters of the model are optimized with the help of actual data. Then, an automated diagnosis based on an artificially intelligent system is proposed. Neural networks are used for pattern recognition of the angular speed waveforms in normal and faulty conditions. Reference patterns required in the training phase are computed with the model, calibrated using a small number of actual measurements. Promising results are obtained. An experimental fuel leakage fault is successfully diagnosed, including detection and localization of the faulty cylinder, as well as the approximation of the fault severity.     

柴油机油底壳动态密封性能改进

油底壳的作用是封闭曲轴箱作为贮油槽的外壳,防止杂质进入,并收集和储存由柴油机各摩擦表面流回的润滑油,散去部分热量,防止润滑油氧化,所以提高其密封性能是极为重要的.利用非线性有限元分析软件Abaqus对等效冲击载荷作用下油底壳的密封性能进行分析,通过施以螺栓预紧力和传动轴的惯性冲击作用,得到其应力分布和密封面闭合量分布关系.根据初始设计件中存在的闭合量较大的问题,对结构进行局部壁面加厚和壁面加筋改进,并通过数值模拟对改进方案的效果进行验证,得到密封性能能够满足要求的改进方案.     

内燃机活塞裙部-缸套间润滑油输送状况*

活塞裙部-缸套间的润滑油输送情况对内燃机活塞组件摩擦副润滑状态、润滑油消耗、排放和润滑油性能退化等都有重要的影响。结合活塞二阶运动模型、流体润滑模型和润滑油流动模型等,进行不同内燃机工况下活塞裙部-缸套间润滑油输送状况的计算,主要分析活塞向下运动行程中活塞裙部运动后气缸套表面润滑油的滞留量。结果表明,在不同工况下对应行程中润滑油滞留量的变化规律基本相同,不同时刻的润滑油滞留量不相同,活塞上下止点处的润滑油滞留量基本相同。内燃机负荷相同时,随转速增加,进气行程中和膨胀行程中后期的润滑油滞留量减少,膨胀行程前期的润滑油滞留量增加。内燃机转速相同时,膨胀行程前期的润滑油滞留量一般随负荷增加而增加,膨胀行程中后期的润滑油滞留量基本不随负荷变化,不同转速下进气行程中润滑油滞留量随负荷的变化规律不一致。     

浅谈汽油机油封的设计和装配

通过多年来对生产过程信息反馈的思考,重新从油封的结构设计及装配过程对油封漏油的各项细节作了分析总结,得出普通汽油机最适合使用的油封结构和装配要求,对汽油机生产和维修人员具有借鉴作用。