内燃机曲轴的三维振动特性模拟--飞轮细分

采用有限元法分析带有飞轮曲轴的振动特性。首先，曲轴体采用梁单元模拟，飞轮部分采用实体单元划分，经过适当处理两类单元的连接方式，取得了比采用壳体单元对飞轮进行剖分更为合理的结果。然后，对一直列式四缸发动机曲轴进行自由振动特性分析，并与相关研究和实验数据进行了比较验证。最后，进一步模拟此曲轴的三维动态振动特性，计算并分析其动态振动响应的结果。结果表明，采用节点耦合的方法取得了与实验互为一致的结果。     

大功率发动机机体与曲轴组合结构自由模态分析

应用有限元法分析软件，建立了某大功率发动机机体与曲轴组合结构的有限元模型，并进行了动态特性研究，得到了组合结构的自由模态参数；与实验结果基本吻合，证明了所建模型的正确性。在建立有限元模型时，利用模拟试验，定性分析了曲轴与机体结合部的连接特性，提出了用弹簧单元来模拟油膜接触刚度的方案。分析得到，对于机体与曲轴这类组合结构，其刚度主要取决于机体，曲轴相对于机体是柔性的。因此，在以避免共振为设计目的时，应主要考虑优化机体的刚度。     

内燃机曲轴停缸扭振特性多体动力学分析

基于虚拟样机技术,采用结合有限元法（FEM）的多体系统仿真（MSS）方法对汽车发动机曲轴进行扭转振动分析。建立了包括柔性体曲轴在内的内燃机曲轴系统的多体动力学模型,并由此模型对发动机采用停缸系统时的扭振特性进行模拟,分析了计算结果,提出了较好的停缸方案。     

内燃机曲轴轴系多体动力学分析

基于虚拟样机技术,采用结合有限元法(FEM)的多体系统仿真(MSS)方法对汽车发动机曲轴进行扭转振动分析。建立了包括柔性体曲轴在内的内燃机曲轴系统的多体动力学模型。根据多体动力学进行模拟仿真计算,将计算值与实测值进行对比分析,发现仿真结果与实测结果吻合较好。并由此模型对发动机采用停缸系统时的扭振特性进行模拟,分析了计算结果,提出了较好的停缸方案。     

基于ANSYS Workbench的往复压缩机曲轴模态分析

曲轴是压缩机的关键部件之一,其振动特性严重影响压缩机使用寿命及安全性。为研究压缩机曲轴的固有振动特性,论文采用计算模态的分析方法,应用Solidworks建立了曲轴三维模型并在Workbench中进行了网格划分。对所建模型采用ANSYS软件进行有限元分析,得到了压缩机曲轴的前八阶模态的固有频率和振型,确定了可能引发曲轴共振的频段。通过合理设计避开这些频段值,可以有效提高压缩机的使用寿命。     

应用最优经典设计法设计曲轴扭转减振器

发动机曲轴系统的扭转振动是引发发动机振动造成断裂的重要因素,以某30T工程车辆直列四缸发动机曲轴轴系作为研究对象,建立曲轴轴系的ANSYS有限单元模型,基于模型分析轴系的扭转振动的固有振动和强迫振动特性,获得常用转速范围内的主谐次与次主谐次及对应发动机转速,结合最优经典设计方法对曲轴扭转减振器的参数进行设计,基于有限单元模型验证不同工况下减振器的减振效果;结果表明所设计减振器减振效果良好,为同类车辆发动机曲轴系统的扭转振动分析、扭转减振器的设计及分析提供参考。     

压缩机全平衡曲轴结构参数多目标优化设计

针对往复式压缩机曲轴承受复杂交变载荷易产生振动的问题,提出一种以减小模态最大振型因子为优化目标的设计方法。以曲轴8个关键结构参数为设计变量,采用正交试验设计方法获取50组样本点,利用有限单元法求解其振动特性,根据求解结果建立以三四五阶模态最大振型因子为输出目标的径向基(RBF)神经网络近似模型,然后采用多目标遗传算法进行优化分析,得到Pareto解集,选取满意解并进行验证。结果表明,所建立的RBF神经网络近似模型能够有效拟合输入与输出之间的关系,且优化后的曲轴模态最大振型因子得到有效的改善。针对全平衡曲轴振动特性的优化设计研究,能为其结构设计以及振动控制提供一定的理论指导。     

基于虚拟样机技术的压缩机曲轴动态特性研究

结合多体动力学和有限元方法对大型往复压缩机曲轴的动态特性进行了分析,建立了压缩机曲轴系动力学模型,分析得出了压缩机曲轴动态响应分析所需要的激励,并在这些激励力作用下计算其曲轴的振动响应,获得曲轴的位移应力分布情况,从而为曲轴机体的结构优化提供理论依据.     

曲轴端面加工中心立柱的动态特性分析

针对曲轴端面加工中心动态特性要求高以及立柱在不同工况下表现出不同的动态响应特性等问题,对立柱结构进行了动力学研究。基于ANSYS的动力学分析理论,对机床立柱模型进行了适当的简化,接触面间的接触特性采用六节点的等参数单元模拟结合部的接触特性,建立了动力学仿真模型。对结构进行了模态分析以及动态载荷下的谐响应分析,获得了机床结构的振动特性和变形分布规律;对不同工况下立柱的动态响应情况进行比较,提出了不同工况对立柱动态响应的影响规律。研究结果表明,随着主轴箱高度提高,结构固有频率有所改变,立柱动态响应越发明显;不同工况下立柱均在一阶固有频率附近发生最大位移;还明确了结构刚度薄弱位置,为进一步优化结构刚度提供了理论依据。     

复杂机械结构的参数化建模及模态分析

利用特征建模技术和参数化建模技术建立某军用柴油机机体、曲轴、缸盖的三维实体模型,并组成机体 曲轴 缸盖的组合结构.采用动态子结构法建立机体 曲轴 缸盖组合结构的参数化实体模型,并对参数化实体模型进行有限元模态分析.无论是从理论角度还是试验角度都难以获得组合面间的刚度与阻尼特性,故采用虚拟材料来模拟结合面特性,反复修正虚拟材料的特性常数,使组合结构的有限元模态分析结果与试验结果吻合.对比结果显示,所建机体 曲轴 缸盖组合结构的参数化模型是正确的,这种参数化实体模型的建立可为下一步的动力学仿真研究奠定基础.     

Simulation on the motion of crankshaft with a slant crack in crankpin

A new model for vibration analysis of a crankshaft with a slant crack in crankpin is proposed, and the influence of crack depth on the transient response of a cracked crankshaft is investigated. A slant cracked shaft element is developed by deducing the local flexibility due to a slant crack. The frequently occurred slant crack in crankpin is studied, and a new finite element model of crankshaft including the slant crack in crankpin, which combines the slant cracked shaft element and Timoshenko beam elements, is derived. The support of engine block and the switching behaviour of the crack are considered, and the non-linear equation of motion for cracked crankshaft-bearing system is set up in a rotating coordinate system. The motion of a crankshaft of a four in-line cylinder engine with and without an initial crack is simulated. The influence of the crack depth on the transient response is investigated. The numerical simulation demonstrates that the current model is valid for simulating the motion of cracked crankshaft system. The results show that a useful foundation is laid for crack detection of crankshaft.     

大型活塞压缩机曲轴振动分析（一）——模态分析

随着往复压缩机向大型化和高速化方向发展,曲轴因扭振而产生破坏的可能性在迅速增大,对压缩机曲轴扭振研究的要求越来越迫切。而影响曲轴扭振的最主要因素是曲轴的模态。以某大型压缩机曲轴为例,对曲轴进行简化,利用ANSYS软件以Timoshenko 3-节点梁单元为基础,考虑轴承油膜的作用,对压缩机曲轴模态进行了计算。该模型还可以用来对曲轴进行谐响应分析和强迫振动分析。利用Lanzos方法提取了曲轴前7阶模态,结果显示曲轴的第一阶模态为29.073Hz,振型为整体扭转振动。考虑吸排气过程中气阀阀片运动产生的气流脉动对激振力的影响,对激振力进行傅里叶分解,得出激振力的功率谱密度图,以判断该曲轴在工作条件下是否会发生扭转共振。     

改善铁素体球铁曲轴切削加工性能的研究

为改善铁素体球铁曲轴毛坯切削加工性能,分析探讨了铁素体的固溶强化机理,对材料的化学成分、力学性能和金相组织进行了分析比较。结果表明,影响铁素体球铁曲轴硬度的主要元素是硅,在试验范围内,铁素体球铁硅含量与其硬度成正比;通过调整硅含量,严格控制球铁中其他元素的含量并保持基体中铁素体数量的一致性,可以达到控制曲轴硬度,使铸造的曲轴毛坯完全满足自动化生产线对其切削加工性能的要求。     

内燃机曲轴系多体动力学分析

针对某型柴油发动机的曲轴轴系系统,建立其三维实体多体动力学模型,并基于多体动力学分析方法进行仿真分析,得到相关的载荷参数,为后续研究内燃机振动噪声分析和预测提供相关内容。     

基于ANSYSWorkbench的四缸发动机曲轴模态分析

利用CATIA V5R20软件建立了直列四缸汽油机曲轴的三维实体模型,再利用 ANSYS Work-bench14.0软件基于TGrid算法对整个曲轴模型进行前6阶自由模态分析,得出曲轴的固有频率和振型,并通过模态敲击试验进行对比,验证了有限元模型的可靠性,为曲轴的进一步设计以及优化提供了重要参考依据。     

压力机曲轴动力学仿真研究

运用Ansys建立某型压力机曲轴的有限元模型,结合ADAMS建立了包括曲轴柔性体以及随曲轴转动的零件刚性体在内的压力机曲轴系统的多体系统动力学模型,得到了关键构件的运动及载荷变化曲线,为深入研究曲轴系统动态响应奠定了基础。研究分析结果为压力机的优化设计提供了理论依据。     

内燃机曲轴-轴承系统曲轴变形引起的轴承润滑状态变化对曲轴强度的影响

在计及曲轴变形的轴承润滑分析的基础上,应用得到的轴承油膜压力分布作为载荷边界条件计算曲轴应力和强度,以分析目前曲轴强度计算中作用在轴颈上的载荷普遍采用假设的轴承油膜压力分布形式对结果精度的影响。计算中采用整体曲轴梁单元法计算曲轴变形和轴承负荷,采用动力学法进行曲轴轴承的润滑分析,应用有限元法计算曲轴应力。结果表明,计及曲轴受载变形的影响时,轴承油膜压力产生偏布且最大油膜压力明显增加,导致曲轴轴颈过渡圆角表面局部区域的应力数值明显增大,曲轴安全系数减小。因此为使曲轴设计更加合理、更接近实际,曲轴强度计算时应取曲轴—轴承系统为研究对象,根据轴承润滑分析实际计算结果,确定作用在曲轴轴颈上的载荷分布。     

自重挠度对大型曲轴校直机在线检测系统的影响

针对手工检测大型曲轴主轴颈直线度耗时长、测量精度易受人工影响的现状,采用最小二乘法原理测量曲轴主轴颈的直线度,设计了大型曲轴校直机在线检测系统。考虑曲轴自重对检测值的影响,基于有限元法和二次插值法,提出了重力挠度消除算法。实验表明,重力挠度消除算法计算值和手工测量值相比,最大误差小于0.007mm。在线检测系统已在YH40-160校直机上应用,检测时间由过去手工检测的30min缩短为4s。     

不同有限元建模方法对工程机械举升系统强度分析影响研究

工程机械的举升系统是其最主要的部件,其中有较多的转动连接部分,用有限元法计算其强度时,不同的建模方法对其强度仿真结果的准确性有较大影响。以某型号叉车的举升系统为研究对象,在相同工况下,对举升系统的主要部件和转动连接部位分别采用实体网格单元与梁单元约束、实体网格单元与耦合单元约束、壳单元与梁单元约束三种方案建立有限元模型。通过Ansys软件进行强度仿真分析,得到不同的强度计算结果,并与第四强度理论理论计算值进行比较。结果表明,在同一个工况下,采用四节点实体网格单元与耦合单元约束建立的有限元模型更加贴近实际工况,相对误差较小,提高了实际仿真工作的效率。